【摘 要】
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激光辐照是一种实现材料结构及性能调制的重要手段。当高能量密度的聚焦激光光斑作用于二维材料时,可导致材料发生减薄、相变等多种结构转变过程,其物理性质也会发生相应改变。本论文聚焦于三硫化钛(TiS3)这一近年来备受关注的新兴二维材料,利用聚焦激光束辐照这一高度可控的作用方式,以拉曼光谱为主要表征手段,结合电子显微镜、原子力显微镜、电学测量等多种手段,系统研究其对TiS3结构及物性的影响。研究表明激光辐
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激光辐照是一种实现材料结构及性能调制的重要手段。当高能量密度的聚焦激光光斑作用于二维材料时,可导致材料发生减薄、相变等多种结构转变过程,其物理性质也会发生相应改变。本论文聚焦于三硫化钛(TiS3)这一近年来备受关注的新兴二维材料,利用聚焦激光束辐照这一高度可控的作用方式,以拉曼光谱为主要表征手段,结合电子显微镜、原子力显微镜、电学测量等多种手段,系统研究其对TiS3结构及物性的影响。研究表明激光辐照下具有纳米尺度厚度的三硫化钛薄片可转变为具有不同晶体结构及化学计量比的二硫化钛(TiS2),且其转化过程主要受激光辐照功率及薄片厚度的影响,并以此建立了TiS3-TiS2的结构转变相图。其中的转变机制可理解为激光辐照所产生的热效应,从而导致TiS3在瞬时高温下热解为相对更为稳定的TiS2。利用光束的高度聚焦性可实现局域化的结构转变,转变形成的TiS2与未转变的TiS3可形成平面异质结构,从而对TiS3的电学性质产生调制。最后,我们发现这一激光辐照诱导的结构转变行为不仅存在于TiS3体系,也可推广至其他具有类似晶体结构及物性的过渡金属三硫化物(MX3)体系,如三硫化锆、三硒化锆、三硒化铌等,并得到相应的二硫化物(MX2),因而具有一定的普适性。通过在二维过渡金属三硫化物引入一种新的调控手段,本论文拓展了这一体系的研究范畴,从而将有助于发展相应的新型二维电子及光电子原型器件。
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