石墨烯在硅襯底上的低溫生長及其光學(xué)特性的研究.pdf

1、碳是自然界中最具魅力的元素。尤其是在近30年的時間里，對碳材料的研究一直是科技創(chuàng)新的前沿領(lǐng)域。其中，石墨烯的發(fā)現(xiàn)和研究進(jìn)展在近幾年里一直引人注目。石墨烯是一種二維晶體，它是由單層碳原子構(gòu)成，具有極其特殊的量子效應(yīng)和電學(xué)光學(xué)特性。單層的石墨烯厚度僅為0.4nm左右。石墨烯目前被看作是替代硅最完美的材料，在超微型晶體管上的應(yīng)用前景被廣泛關(guān)注，可以用來設(shè)計出未來的超計算機(jī)，它的處理器運(yùn)行速度將會比現(xiàn)在的計算機(jī)快數(shù)百倍。這無疑將大大提高人類的信

2、息傳播和信息處理能力。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴石墨烯的低溫生長。在銅箔上初步制備石墨烯，優(yōu)化參數(shù)，如CH4流量，生長時間，生長溫度等，初步探究石墨烯的生長工藝。在Si/SiO2基底上鍍Cu，Ni，Cu-Ni合金，分別在不同溫度下生長石墨烯，主要通過Raman表征，SEM表征，比較不同溫度，不同催化劑下石墨烯結(jié)晶質(zhì)量，層狀效果，平整度等，獲得實(shí)驗(yàn)室制備的最優(yōu)參數(shù)。同時根據(jù)石墨烯在磁場作用下發(fā)生的霍爾效應(yīng)來測試其載流子遷移率，發(fā)現(xiàn)

3、略低于理論值，考慮是由于產(chǎn)物中的少量缺陷導(dǎo)致的。⑵石墨烯光學(xué)特性的軟件仿真。運(yùn)用Comsol Multiphysics仿真軟件的波動光學(xué)模塊對石墨烯材料在光照射下的光學(xué)特性進(jìn)行仿真。單層的石墨烯材料幾乎是透明的，對光的吸收也很小，大概只有2.3％左右。為了提高光吸收效率，我們設(shè)計成諧振的結(jié)構(gòu)，把單層石墨烯作為介質(zhì)層，上下被特殊形狀的金膜覆蓋。我們主要獲取入射光照下，這種特殊結(jié)構(gòu)對光的吸收效果，發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)可以大大提高材料的光吸收效率。在