石墨烯的可控合成及其在納米光電子器件中的應用研究.pdf

1、石墨烯(Graphene)是一種新型二維材料，原子級厚度、優(yōu)異的性能和廣泛的應用使得石墨烯被認為是未來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現(xiàn)石墨烯光電器件應用的基礎。然而，石墨烯在實際應用過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，作者展開了對大面積石墨烯的合成與轉(zhuǎn)移的探索和對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，給出了石墨烯生長過程的示意曲線圖，并對銅基底石墨烯的合成機理給出了闡述。同時也摸索了石墨烯的干法轉(zhuǎn)移和濕法轉(zhuǎn)移兩種方法，對兩種方法都進行了改善，達到了比較理想的要求，并對刻蝕液選擇給出了具體的實驗結(jié)論。
　　2.利用CVD法生長的大面積石墨烯與傳統(tǒng)半導體材料砷化鎵相結(jié)合，并通過鈍化工藝，制備出了自驅(qū)動高速近紅外探測器。采用AlOx進行鈍化制備

3、BLG/AlOx/GaAs肖特基結(jié)，對BLG/AlOx/GaAs肖特基結(jié)進行了結(jié)構(gòu)表征和光電性能表征;通過電學分析發(fā)現(xiàn)利用AlOx鈍化的近紅外光電探測器的在零偏壓下對波長為850nm的近紅外光的靈敏度比沒有鈍化的更高，鈍化后的探測器的暗電流變小的同時，響應度也增加，同時也可以得到AlOx鈍化后的近紅外光電探測器的探測率(2.88×1011cmHz1/2W-1)比未鈍化的近紅外探測器（7.3×109cmHz1/2W-1）要高出很多;更進一

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