石墨烯光電探測器的功能化研究.pdf

1、石墨烯是一種零帶隙半導(dǎo)體材料，具有超寬光譜吸收、超高的載流子遷移率等性能，使其在超快光電探測領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。然而，作為光電探測器的光敏材料，石墨烯有兩個(gè)本征的不足，一是對(duì)光的吸收少，僅為2.3％，進(jìn)而石墨烯基光電探測器的外量子效率很低;二是石墨烯光生激子壽命超短，即光生電子-空穴對(duì)產(chǎn)生后迅速復(fù)合，造成無法有效抽取進(jìn)而形成光電流。因此，對(duì)石墨烯光電探測器的功能化是十分必要的，即在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，對(duì)器件的光吸收率或激子壽命進(jìn)行提升，進(jìn)而

2、提升石墨烯基探測器的光探測性能。
　　本文采用硫化鉛量子點(diǎn)層層旋涂法功能化石墨烯探測器，并制備成高響應(yīng)度、寬光譜的光電探測器。首先研究了石墨烯的轉(zhuǎn)移和機(jī)械剝離技術(shù)，將化學(xué)氣相沉積法生長的銅基石墨烯轉(zhuǎn)移至硅襯底并成功機(jī)械剝離出單層石墨烯。然后將轉(zhuǎn)移的石墨烯和機(jī)械剝離石墨烯經(jīng)過光刻、刻蝕等半導(dǎo)體工藝制備成場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)光電探測器，其中石墨烯為溝道材料。通過調(diào)變量子點(diǎn)外包覆的配體種類和旋涂層數(shù)，對(duì)器件進(jìn)行功能化并測試器件光電性能，研究

3、了配體和量子點(diǎn)的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制。最后探索了石墨烯在成像領(lǐng)域的應(yīng)用，制備了像元為128×1的線陣感光器件，使器件的像元間距和尺寸均符合目前實(shí)際的封裝和流片測試要求，每個(gè)像元均為石墨烯-量子點(diǎn)復(fù)合光電探測器，并通過光電測試表征線陣器件的均勻性和穩(wěn)定性較好。
　　本文采用的量子點(diǎn)功能化石墨烯的方法操作簡單，條件溫和，在室溫和大氣中即可進(jìn)行，并且可以大規(guī)模制備。采用該方法制備的光電探測器具有響應(yīng)度較高、光譜響應(yīng)范圍寬、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，證實(shí)