Cu₂₋ₓS与MoS₂纳米材料：制备工艺、电双稳性能及应用前景探究.docxVIP

Cu???S与MoS?纳米材料：制备工艺、电双稳性能及应用前景探究

一、引言

1.1研究背景与意义

自20世纪80年代末以来，纳米材料在全球范围内掀起了研究热潮，这一领域的发展不仅为材料科学带来了革命性的变革，也为众多相关学科的发展注入了新的活力。纳米材料，是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料。由于其尺寸与电子的德布罗意波长、超导相干长度及激子玻尔半径等物理特征尺寸相当，纳米材料展现出了与传统材料截然不同的量子尺寸效应、表面效应和小尺寸效应，这些独特的效应赋予了纳米材料在光学、电学、磁学、热学和力学等方面的优异性能。

在众多纳米材料中，金属硫族化合物半导体纳米材料因其独特的物理化学性质和广泛的应用前景，成为了研究的焦点之一。Cu???S和MoS?作为典型的金属硫族化合物半导体纳米材料，在电双稳性能研究方面具有重要的地位和潜在的应用价值。

Cu???S是一种具有铜空位的p型半导体，其化学式中的x表示铜空位的含量，取值范围通常在0到1之间。这种材料具有多种晶体结构，如辉铜矿（Cu?S）、蓝辉铜矿（Cu?.??S）和铜蓝（CuS）等，不同的晶体结构赋予了Cu???S不同的物理化学性质。其中，亚铜离子（Cu?）在晶格中具有较好的移动性，这使得Cu???S在一些应用中表现出独特的性能。例如，在近红外区域，Cu???S的价带中的自由空穴可与一定频率的光共振，产生特殊的表面等离激元现象，使其在光电器件、光热治疗和生物成像等领域展现出潜在的应用价值。此外，以Cu???S纳米晶为模板，通过选择合适的Cu?络合剂，与外来阳离子进行交换反应，可得到常规方法难以制备的复杂金属硫化合物纳米材料和双组份/多组分异质结结构，为纳米材料的设计和制备提供了新的思路。

MoS?是一种典型的二维过渡金属硫化物，具有类似于石墨的层状结构。每个MoS?单元由一层钼原子夹在两层硫原子之间组成，层内原子通过强共价键相互作用，而层间则通过较弱的范德华力结合。这种独特的结构赋予了MoS?许多优异的性能。在电学方面，单层MoS?具有直接带隙（约1.8eV），这使得它在半导体器件应用中具有很大的潜力，如场效应晶体管、逻辑电路和传感器等。在光学方面，MoS?具有独特的光致发光和光吸收特性，可应用于发光二极管、光电探测器和光催化等领域。此外，MoS?还具有良好的机械性能和化学稳定性，使其在柔性电子器件和防腐涂层等方面也具有潜在的应用价值。

电双稳材料是一类具有两种稳定电学状态（高阻态和低阻态）的材料，通过外部电场的作用可以实现两种状态之间的可逆转换。这种特性使得电双稳材料在非易失性存储器、逻辑电路和传感器等领域具有重要的应用前景。Cu???S和MoS?纳米材料由于其独特的结构和电学性质，在电双稳性能研究方面展现出了巨大的潜力。研究它们的电双稳性能，不仅有助于深入理解其内在的物理机制，还为开发新型的高性能电双稳器件提供了理论基础和实验依据。

综上所述，本研究致力于制备Cu???S和MoS?纳米材料，并对其电双稳性能进行深入研究，旨在探索这两种材料在电双稳器件应用中的潜力，为纳米材料在电子学领域的发展做出贡献。通过本研究，有望开发出具有高性能、低功耗和小型化的电双稳器件，满足日益增长的信息存储和处理需求，推动相关领域的技术进步。

1.2研究现状

1.2.1Cu???S纳米材料的研究现状

在制备方法方面，目前已发展出多种制备Cu???S纳米材料的方法。溶剂热法是较为常用的一种，通过在高温高压的有机溶剂体系中，使铜源和硫源发生化学反应，从而制备出具有不同形貌和尺寸的Cu???S纳米晶。例如，有研究以氯化铜和硫化钠为原料，在十八烯和油胺的混合溶剂中，通过溶剂热法成功制备出了尺寸均匀的Cu???S纳米颗粒，该方法制备的纳米颗粒具有较好的结晶性和分散性。高温热分解法也是一种重要的制备方法，通常以有机金属配合物为前驱体，在高温下分解产生Cu???S纳米材料。如以二硫代氨基甲酸铜为前驱体，在高温热分解的条件下，制备出了具有良好光学性能的Cu???S纳米晶。此外，还有一些新的制备方法不断涌现，如利用碱性环境下的还原性ce3?离子作为电子供体，辅助还原cu2?离子，从而制备出铜空位含量可调控，进而等离子共振吸收在第二近红外生物窗口（nir-ii,1000-1350nm）连续可调的非化学计量cu???S纳米颗粒，该方法具备工艺温和可控、可重复性强的优势以及制得的纳米颗粒具有分散性好、尺寸分布均匀的特点。

在电双稳性能研究方面，已有研究表明Cu???S纳米材料在电双稳器件中展现出一定的应用潜力。将Cu???S