WS2薄膜的光电与电催化性能研究情况

在MoS2、WS2、MoSe2、WSe2中,本征态的WS2为双极性半导体,同时具备n型和p型电子输运特性,因此类石墨烯WS2薄膜成为了目前二维原子层材料领域的研究热点。下面主要介绍的是WS2薄膜的光电与电催化性能研究情况。

WS2薄膜图片

WS2薄膜的制备采用的是化学气相沉积法,其以硫粉为硫源,钨箔为钨源和生长基底,Ar气为载运气体,在700°C下反应便可获得了类石墨烯WS2原子层薄膜。

WS2薄膜光电性能的研究情况

实验结果表明:在700°C下生长1min即可获得2H相的单层WS2薄膜,而光吸收和光致发光特性都表明单层WS2薄膜的禁带宽度约为2.08eV。构筑成的单层WS2-硅二极管器件,显示出优异的整流特性,整流因子为1.39,并呈现出明显的光响应特性,光电转换效率约为7.12mA/W。

钨箔图片

WS2薄膜电催化性能的研究情况

在这里主要研究的是,WS2原子层薄膜的电催化析氢性能。实验结果表明:在700°C下硫化60min时获得的多层WS2原子层薄膜,且其析氢性能最优,在过电势为0.36V时电流密度可达到10mA/cm2,对应的tafel斜率为82mV/dec。

另外,对钨箔先氧化后硫化处理能制备出表面粗糙的WS2薄膜。其经过电催化性能测试结果表明,在750oC温度下反应30min的样品在过电势为0.37V时电流密度可达到10mA/cm2,对应的tafel斜率为104mV/dec。

最后值得注意的是,通过纳米气泡插入到多层硫化钨原子层薄膜层间可获得硫化钨纳米带。其表征结果发现:获得的硫化钨纳米带的宽度以10nm左右为主,长度多数在100nm-200nm左右。此外,选区电子能谱分析表明硫化钨纳米带中硫钨原子数比约为1:1;高分辨透射电子显微镜分析表明硫化钨纳米带为立方系晶格结构,晶面间距约为0.4nm。

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