石墨烯在半導(dǎo)體光電器件中的應(yīng)用

1、石墨烯在半導(dǎo)體光電器件中的應(yīng)用石墨烯在半導(dǎo)體光電器件中的應(yīng)用10級電科1班黃宇軒20101120106摘要摘要：歸于石墨烯透明、軟性、能帶結(jié)構(gòu)連續(xù)可調(diào)、電子遷移率高等一系列優(yōu)點，著眼于石墨烯與其他半導(dǎo)體光電功能材料的復(fù)合，綜述了石墨烯在有機(jī)場效應(yīng)晶體管(OFET)、有機(jī)發(fā)光二級管(OLED)、有機(jī)太陽能電池(oSC)等有機(jī)光電器件領(lǐng)域的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，展望了石墨烯在有機(jī)光電器件領(lǐng)域未來的發(fā)展前景。1引言引言硅基集成電路芯片技術(shù)正在逼近摩爾

2、定律的物理極限，于是半導(dǎo)體納米材料與技術(shù)成了納米科技中研究最為活躍、應(yīng)用最為廣泛的前沿領(lǐng)域。二維納米材料石墨烯的發(fā)現(xiàn)為新型納米器件的設(shè)計與制備注入了新活力?？茖W(xué)家預(yù)言石墨烯可望替代硅材料成為后摩爾時代電子器件發(fā)展的重要角色[1]。2010年諾貝爾物理學(xué)獎更是將石墨烯推成了納米材料新貴[2]。近年來，與石墨烯相關(guān)的材料制備、表征、功能器件設(shè)計等一系列理論與實驗研究工作蓬勃開展，進(jìn)展迅速。在三維金剛石、石墨、C。。、一維碳納米管等碳元素家族

3、材料相繼被發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，2004年美國曼切斯特大學(xué)的Geim等[1]用機(jī)械剝離的方法從石墨碎片中剝離出較小的石墨片，再用特殊的膠帶黏住碎片兩側(cè)并反復(fù)撕扯，通過觀察得到的樣品，發(fā)現(xiàn)其中一些僅由一層碳原子組成，這種樣品即為二維碳材料——石墨烯。石墨烯的發(fā)現(xiàn)推翻了“熱力學(xué)漲落不允許二維晶體在有限溫度下自由存在”[21的理論。石墨烯不僅有特殊的二維平面結(jié)構(gòu)，而且有優(yōu)良的力學(xué)、層石墨烯并非完美的平面結(jié)構(gòu)，表面不完全平整，在薄膜邊緣處出現(xiàn)明顯的波紋

4、狀褶皺，而在薄膜內(nèi)部褶皺并不明顯，多層石墨烯邊緣處的起伏幅度要比單層石墨烯稍小。這也說明了石墨烯在受到拉伸、彎曲等外力作用時仍能保持高效的力學(xué)穩(wěn)定性。在石墨烯樣品開始碎裂前，每lOOnm距離上可承受的最大壓力為299Nc8I。由于石墨烯特殊的單層的結(jié)構(gòu)，可以使光基本無阻礙地穿過它。從本質(zhì)上說，在石墨烯與電磁波作用的過程中，石墨烯對光輻射的反射和吸收均很弱，從而導(dǎo)致透光率很高，在波長為550nm處透光率為963％0，因此在制作透明電極、觸

5、摸屏等電子器件方面有著不可替代的作用。石墨烯可以作為一種良好的導(dǎo)熱物質(zhì)，可以快速地傳導(dǎo)熱量，具備突出的導(dǎo)熱性能(3000W／(rilK))。理論和實驗都認(rèn)為完美的二維結(jié)構(gòu)無法在非絕對零度下穩(wěn)定存在，但是單層石墨烯卻被制備出來，這歸結(jié)于石墨烯在納米級上的微觀扭曲。目前研究者仍未發(fā)現(xiàn)六邊形晶格中的碳原子有發(fā)生位移的情況，從而也解釋了石墨烯的優(yōu)良的熱學(xué)性質(zhì)。石墨烯中電子遷移速率是光速的1／300(106m／s)，表現(xiàn)出了異常的整數(shù)量子霍爾行為