石墨烯場效應(yīng)器件的制備與性能研究.pdf

1、由于石墨烯在電、熱以及化學(xué)等領(lǐng)域均具有優(yōu)異的特性，因此受到各國研究人員的廣泛關(guān)注。將石墨烯的性能與場效應(yīng)晶體管對電荷響應(yīng)敏感的特點進(jìn)行結(jié)合，石墨烯場效應(yīng)器件已成為國內(nèi)外研究人員關(guān)注的新領(lǐng)域。而目前器件結(jié)構(gòu)與性能表征方面尚存在著挑戰(zhàn)，主要原因為石墨烯的能帶調(diào)控仍未有穩(wěn)定有效的解決方式，導(dǎo)致場效應(yīng)器件的性能不夠理想，從而制約了石墨烯在電子器件中的進(jìn)一步應(yīng)用。因此，調(diào)控石墨烯能帶結(jié)構(gòu)，制備石墨烯場效應(yīng)器件，研究其信號響應(yīng)性能，具有重要的研究價

2、值。本論文開展了石墨烯的生長與表征、石墨烯場效應(yīng)器件的制備及性能研究等工作。首先釆用化學(xué)氣相沉積法與微機(jī)械剝離法分別獲得了石墨烯晶體，即石墨烯二維納米材料，前者得到的石墨烯需要采用濕法腐蝕的方法將其轉(zhuǎn)移到Si/SiO2襯底基片上，然后分別利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡和拉曼光譜針對兩種方法制備的石墨烯進(jìn)行了表征，并從中挑選出晶體質(zhì)量較好的石墨烯薄膜制備石墨烯場效應(yīng)器件。該場效應(yīng)晶體管以石墨烯納米條帶為導(dǎo)電溝道層，以300n

3、m二氧化硅絕緣層為柵介質(zhì)層，以蒸鍍的Ti/Au合金為金屬電極。利用光刻、刻蝕、鍍膜等半導(dǎo)體加工技術(shù)完成了石墨烯場效應(yīng)器件的制備，并優(yōu)化了器件結(jié)構(gòu)。最后對該石墨烯場效應(yīng)器件的傳輸特性、光電特性與吸附特性進(jìn)行測試。測試結(jié)果表明試驗制備的晶體管為P型耗盡型，柵壓對源漏電流存在較為顯著的調(diào)控作用。該器件具備光電特性，具體表現(xiàn)為傳輸特性曲線在光照與黑暗條件下不同。但是，在測試過程中該器件的狄拉克點未能體現(xiàn)，并且隨著器件在空氣中放置時間的增加，石墨