石墨烯的可控合成及其在納米光電子器件中的應(yīng)用研究.pdf

1、石墨烯(Graphene)是一種新型二維材料，原子級(jí)厚度、優(yōu)異的性能和廣泛的應(yīng)用使得石墨烯被認(rèn)為是未來(lái)納米光電器件最有前途的候選材料。成功的合成與轉(zhuǎn)移大面積石墨烯是實(shí)現(xiàn)石墨烯光電器件應(yīng)用的基礎(chǔ)。然而，石墨烯在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中遇到了很多的技術(shù)難題，這不僅體現(xiàn)在大規(guī)模石墨烯的完整合成與完整轉(zhuǎn)移上，還體現(xiàn)在提高基于石墨烯光電器件的性能上?；谶@些技術(shù)難題，作者展開(kāi)了對(duì)大面積石墨烯的合成與轉(zhuǎn)移的探索和對(duì)基于石墨烯光電器件的研究。取得成果主要如下:

2、
　　1.系統(tǒng)地研究了大面積石墨烯的合成與轉(zhuǎn)移，摸索出在銅基底合成石墨烯的合成條件，給出了石墨烯生長(zhǎng)過(guò)程的示意曲線圖，并對(duì)銅基底石墨烯的合成機(jī)理給出了闡述。同時(shí)也摸索了石墨烯的干法轉(zhuǎn)移和濕法轉(zhuǎn)移兩種方法，對(duì)兩種方法都進(jìn)行了改善，達(dá)到了比較理想的要求，并對(duì)刻蝕液選擇給出了具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
　　2.利用CVD法生長(zhǎng)的大面積石墨烯與傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料砷化鎵相結(jié)合，并通過(guò)鈍化工藝，制備出了自驅(qū)動(dòng)高速近紅外探測(cè)器。采用AlOx進(jìn)行鈍化制備

3、BLG/AlOx/GaAs肖特基結(jié)，對(duì)BLG/AlOx/GaAs肖特基結(jié)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和光電性能表征;通過(guò)電學(xué)分析發(fā)現(xiàn)利用AlOx鈍化的近紅外光電探測(cè)器的在零偏壓下對(duì)波長(zhǎng)為850nm的近紅外光的靈敏度比沒(méi)有鈍化的更高，鈍化后的探測(cè)器的暗電流變小的同時(shí)，響應(yīng)度也增加，同時(shí)也可以得到AlOx鈍化后的近紅外光電探測(cè)器的探測(cè)率(2.88×1011cmHz1/2W-1)比未鈍化的近紅外探測(cè)器（7.3×109cmHz1/2W-1）要高出很多;更進(jìn)一

4、步對(duì)器件進(jìn)行分析可以得到AlOx鈍化的近紅外光電探測(cè)器可以在超寬帶的轉(zhuǎn)換頻率下工作，并且器件的響應(yīng)速度也超快(τr=320 ns，τf=380 ns)。
　　3.利用CVD生長(zhǎng)的大面積石墨烯與CdSe納米帶相結(jié)合，并通過(guò)表面等離子體共振增強(qiáng)效應(yīng)，制備出了轉(zhuǎn)化效率高的太陽(yáng)能電池。采用雙層石墨烯n型CdSe納米帶肖特基結(jié)制備太陽(yáng)能電池，能量轉(zhuǎn)化效率為0.4％，通過(guò)在CdSe納米帶上修飾金顆粒，大大提高了太陽(yáng)能電池的光伏性能，能量轉(zhuǎn)化效