Photochemical doping of mechanically exfoliated monolayer WS2

RDF 

 
This item is provided by the institution :
University of Crete
Repository :
E-Locus Institutional Repository
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share



Semantic enrichment/homogenization by EKT
2016 (EN)
Φωτοχημικός εμπλουτισμός μηχανικά αποφλοιωμένου μονοστρωματικού κρυστάλλου WS2
Photochemical doping of mechanically exfoliated monolayer WS2

Δεμερίδου, Ιωάννα Ε.

Άγγλος, Δημήτριος
Κιοσέογλου, Γεώργιος
Στρατάκης, Εμμανουήλ
Φωτάκης, Κωνσταντίνος

Τα διχαλκογενή μέταλλα μετάπτωσης είναι φυλλόμορφα υλικά και τα ενδιάμεσα στρώματα τους συγκρατούνται από αδύναμες δυνάμεις Van der Waals. Με τη μέθοδο της μηχανικής αποφλοίωσης μπορούμε να απομονώσουμε το μονοστρωματικό κρύσταλλο. Τα εξαιρετικά λεπτά αυτά υλικά ανήκουν στην ομάδα των διδιάστατων υλικών. Όσο μειώνεται ο αριθμός στρωμάτων, τα διδιάστατα υλικά παρουσιάζουν εξαιρετικές οπτικές ιδιότητες. Έτσι, φαινόμενα που αφορούν τη μελέτη εξιτονίου εμφανίζονται σε έναν μονοστρωματικό κρύσταλλο, ενώ όσο αυξάνεται ο αριθμός στρωμάτων του υλικού παρατηρούμε εξασθένηση των φαινομένων. Η δυνατότητα ελέγχου του ενεργειακού χάσματος των διδιάστατων διχαλκογενών μετάλλων μετάπτωσης αφορά τόσο τη θεμελιώδη μελέτη τους όσο και τη χρήση αυτών σε μετέπειτα εφαρμογές. Χρησιμοποιήσαμε τις φασματοσκοπίες Raman και φωταύγειας ώστε να χαρακτηρίσουμε το μονοστρωματικό κρύσταλλο. Ο στόχος της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη και η ενασχόληση με μια νέα τεχνική, το φωτοχημικό εμπλουτισμό. Μηχανικά αποφλοιωμένος μονοστρωματικός κρύσταλλος δισουλφίδιου βολφραμίου (WS2) ακτινοβολείται με παλμικό λέιζερ υπεριώδους ακτινοβολίας σε περιβάλλον χλωρίου (CL2) και αμμωνίας (NH3). Στόχος είναι να κατανοήσουμε πλήρως τις ιδιότητες των εξιτονικών κορυφών με την αλλαγή της πυκνότητας των φορέων σε έναν φωτοχημικά εμπλουτισμένο μονοστρωματικό κρύσταλλο. Αποτέλεσμα αυτής της διεργασίας είναι η αλλαγή στο ενεργειακό χάσμα του κρυστάλλου. Άμεσα αποτελέσματα μετά το φωτοχημικό εμπλουτισμό μπορούμε να παρατηρήσουμε με τη μελέτη φασμάτων φωταύγειας και Raman. Οι θαυμαστές μηχανικές και οπτικές ιδιότητες αυτών των υλικών οδηγούν σε εφαρμογές στον τομέα της οπτοηλεκτρονικής. Ο έλεγχος των ηλεκτρικών και οπτικών ιδιοτήτων των διδιάστατων διχαλκογενών μετάλλων μετάπτωσης είναι ιδιαίτερα σημαντικός για την ανάπτυξη οπτοηλεκτρονικών συσκευών για χημικούς ή βιοχημικούς αισθητήρες. Τέλος, τα υλικά αυτά χρησιμοποιούνται και σε άλλου είδους εφαρμογές που αφορούν την αποθήκευση ενέργειας καθώς επίσης και υψηλής απόδοσης ηλεκτρονικά. (EL)
Transition metal dichalcogenides (TMDs) bonded by weak Van der Waals forces between layers, can be mechanically exfoliated to a single layer. These ultrathin materials belong to the family of two dimensional (2D) materials. By reducing the thickness, 2D materials exhibit spectacular optical and charge transport properties. As a result, the exciton-related phenomena, are prominent in TMDs monolayers compared to their bulk counterparts. With tunable bandgaps, 2D TMDs present both fundamental and practical interest. Micro-Raman and micro-Photoluminescence spectroscopy were used to characterize the layered TMD films. The purpose of this thesis is the study of a new photochemical doping technique. A mechanically exfoliated monolayer tungsten disulfide (WS2), is radiated by a pulsed UV laser in rich chlorine and nitrogen environment in order to further understand the excitonic properties, with different carrier’ densities and as a result, to tune the band gap of the crystal. Both micro-PL and micro-Raman spectra of the doped monolayer WS2 are affected by this photochemical doping. These remarkable mechanical and optical properties open up many opportunities in the field of optoelectronics. The manipulation of the electrical and optical properties of two dimensional TMDs, is particularly important for developing optoelectronics devices for chemical and biochemical sensing applications. Finally, there is a wide range of applications for energy storage and high performance electronics. (EN)

text

Δισουλφίδιο βολφραμίου
Φωταύγεια
Exciton
Chlorine
Tungsten disulfide
Photoluminescence
Μηχανική αποφλοίωση
Διδιάστατα υλικά
Two dimentional materials
Nitrogen
Raman spectroscopy
Μονοστρωματικός κρύσταλλος
Εξιτόνιο
Χλώριο
Mechanical exfoliation
Αμμωνία
Φασματοσκοπία Raman

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

2016-03-18




*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)