超薄過渡金屬硫化物氣敏光敏傳感器件研究.pdf

1、超薄過渡金屬硫化物，也可以表示為二維過渡金屬硫化物（2D-TMDCs），具有與石墨烯類似的層狀結(jié)構(gòu)，其層內(nèi)由兩層硫族原子夾持一層過渡金屬原子，以共價鍵的形式構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，層間依靠范德瓦耳斯力連接。二維TMDCs具有良好的光學(xué)、電學(xué)和機(jī)械性能，在新型傳感器領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。硫化鎢（WS2）薄膜作為TMDCs中的一種，具有與可見光匹配的禁帶寬度、大的比表面積和良好的柔性，在光探測器、氣體傳感器及柔性器件中有顯著優(yōu)勢?？紤]到結(jié)晶特性對器

2、件性能有重要影響，本文制備了結(jié)晶性不同的 WS2薄膜，并研究其光敏和濕敏性能?；?WS2薄膜的柔性特點(diǎn)，制備出柔性可拉伸濕度傳感器。論文主要內(nèi)容如下：
　?。?）通過化學(xué)氣相沉積（CVD）法，蒸發(fā)WO3和S，高溫環(huán)境下反應(yīng)生成高結(jié)晶性 WS2薄膜?；谠?WS2薄膜制備光探測器，研究其光敏性能，進(jìn)而將該WS2薄膜轉(zhuǎn)移至聚二甲基硅氧烷（PDMS）柔性襯底，制備柔性光探測器，研究其柔性條件下的光響應(yīng)特性。
　?。?）通過磁控濺

3、射法和CVD法，在SiO2/Si（表面SiO2層厚度為300 nm）襯底上鍍制金屬W薄膜，并通過硫化該W薄膜制備幾層厚多晶WS2薄膜?；谠揥S2薄膜，制備電阻型濕度傳感器，該傳感器在室溫下具有良好的濕度響應(yīng)特性，相對濕度（RH）為90％時，其響應(yīng)度為2357，環(huán)境濕度在35%RH和40%RH之間變化時，響應(yīng)時間和恢復(fù)時間分別為5s和6s。通過測試器件對不同氣體的響應(yīng)特性，分析器件的探測選擇性。通過與高結(jié)晶性 WS2對比，發(fā)現(xiàn)結(jié)晶性是影

4、響WS2薄膜濕度響應(yīng)性能的重要因素，并解釋了該器件的濕度探測機(jī)理。
　?。?）通過將多晶WS2薄膜轉(zhuǎn)移至預(yù)拉伸的PDMS柔性襯底，并采用叉指狀石墨烯作為透明電極，制備透明柔性可拉伸濕度傳感器。器件在可見光范圍內(nèi)透過率大于70%，在彎折和平整等不同狀態(tài)下表現(xiàn)出相似的濕度響應(yīng)特性，在施加0、20%和40%不同拉伸量后均具有良好的濕度響應(yīng)特性?；谠撏该魅嵝钥衫鞚穸葌鞲衅?，測試了器件貼合皮膚時的濕度響應(yīng)，并驗(yàn)證其監(jiān)測呼吸的可能性。該二