基于鼓泡和压痕技术研究二维材料力学性能

发布时间：2024-04-13 09:51

　　二维材料如石墨烯、六方氮化硼、硅烯、黑鳞、二维过渡金属硫族化合物(TDMs)等,因其原子级厚度、新奇的物理特性近年来得到广泛地关注,预期在光电器件及结构、柔性器件、能源材料等领域有着巨大应用前景。在材料、器件等方面,二维材料的结构稳定性,载荷、环境等外场作用下的力学响应对于器件制备、功能特性、稳定性以及服役寿命等方面至关重要。由于其原子级厚度特征,对二维材料进行微纳操控、实验力学测量一直面临着技术挑战。目前针对二维材料力学性能测试方法,主要包括电镜下原位力学测量、纳米压痕技术和鼓泡技术等。针对化学气相沉积法制备得到的连续二维材料薄膜,上述技术很难实现力学参数高通量测量,因此发展针对二维材料的高通量、快速、普适性、原位测量实验技术手段迫在眉睫。在获取二维材料本征力学参数基础上,为借助应变工程调控二维材料的光、电等物性奠定了基础。最近,理论预测表明相比其它TDMs材料,二碲化钼(MoTe2)两相间的能量差更小容易在应变作用下发生相变。已有的研究集中在借助温度场、激光辐照、静电掺杂等手段诱导MoTe2相变,但很少有报道研究MoTe2在应变下的力学响应。本文在发展测试技术实现力学参量测量基础上...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１二维材料家族：石墨烯家族、二维硫族化合物和二维氧化物［７１

ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ）等受到了物理、化学、材料、力学、等众多领域研宄者们的高度重??视。由于二维材料其独特的晶体结构和新奇的性质与现象，使其成为纳米器件领??域核心的理想材料［４－６］。Ｇｅｉｍ教授将目前的二维材料主要分为三类，如图１．１所??示［７］。第一类为以石墨烯、氮化硼为....

图１．２?（ａ）不同类型的二维纳米材料示意图［１９］；?（ｂ）几种典型单层二维材料的晶体结构??，、、二［Ｍ］

ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ）等受到了物理、化学、材料、力学、等众多领域研宄者们的高度重??视。由于二维材料其独特的晶体结构和新奇的性质与现象，使其成为纳米器件领??域核心的理想材料［４－６］。Ｇｅｉｍ教授将目前的二维材料主要分为三类，如图１．１所??示［７］。第一类为以石墨烯、氮化硼为....

图１．３?（ａ）石墨烯的六边形蜂窝状电子结构和布里渊区；（ｂ）石墨烯晶格内的三维能带??［３５］

?Ｋ?￥?ｒ??图１．２?（ａ）不同类型的二维纳米材料示意图［１９］；?（ｂ）几种典型单层二维材料的晶体结构??和能带结构，包括六方氮化硼、黑磷、二硫化钥和石墨烯［Ｍ］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｋｉ....

图１．４?（ａ）石墨烯良好的透光率［１８］；?（ｂ）悬浮石墨烯的超高电子迁移率［３７］；?（ｃ）单层??

Ｎａｉｒ等人［１８］发现石墨烯对可见光和近红外光有着优异的透光性，单层石墨??烯的吸光率仅有２．３％，即透光率高达９７．７％，如图１．４?（ａ）所示。石墨烯赋有独??特的电子结和电学性质。载流子在石墨烯平面内的费米速度约为１０６ｍ／Ｓ，图１．４??（ｂ）中的实验表明悬浮石墨烯的电....

本文编号：3952854