石墨烯/ZnO纳米棒/AlN异质结的制备及光电性能研究

发布时间：2021-01-12 20:59

　　目前,不同技术上重要的波长可通过具有适当带隙的单独光敏半导体来检测。例如,Ga N,硅和In Ga As通常分别用于紫外,可见和近红外区域的检测,而中红外光子的检测通常依赖于小带隙半导体化合物,例如Hg Cd Te,Pb S或Pb Se,并且在远红外区域利用热感测技术进行检测。与这些材料相反,石墨烯由于其无间隙的带结构而成为用于超宽带光电探测器的有前景的光电子材料。本文利用射频磁控溅射和化学溶液法分别制备了氮化铝薄膜和一维的氧化锌纳米棒结构,并设计出基于石墨烯、一维氧化锌纳米棒、氮化铝薄膜的多层宽光谱光电探测器。不仅降低了器件制备难度,而且在器件性能上也有所提高。具体研究了不同衬底,尤其是以石墨烯为基底的衬底,对氧化锌纳米棒的生长的影响;石墨烯辅助Al N薄膜生长过程中制备工艺对Al N材料性能的影响,并制备了石墨烯/Zn O纳米棒/石墨烯/Al N/石墨烯纳米异质结研究了其性能,本论文的主要工作如下:通过在不同衬底上利用化学溶液法生长Zn O纳米棒,结果表明在石墨烯上生长的Zn O纳米棒取向性、结晶度、光学性能都是最好的,直径约为50 nm,长1.6μm,使用水浴生长的方法生长出在石... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【图文】：

用于各种光电子器件应用的石墨烯-ZnO异质结的示意图

- 3 -图 1-2 在石墨烯/Si02/Si 衬底上生长 ZnO 纳米线阵列的 SEM 图[28]年，IBM 托马斯.J.沃森(华生)研究中心的 Fengnian Xia 等[29]，就烯具有令人印象深刻的光学特性，但对石墨烯的研究一直集中在应用。 这些包括它尽管只有一个原子厚，却能够在宽波长范围内光，他们研制出了由单层和少层石墨烯制成的基于超快晶体管的于高达 40 GHz 的光强度调制，光响应不会退化，并且进一步的

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文内在带宽可能超过 500 GHz。 由于石墨烯独特的光子和电子特性，石墨烯中光载体的产生和传输与传统半导体制造的光电探测器的基本不同。 这导致了非常高的带宽，零源漏偏置和暗电流操作，以及良好的内部量子效率。但是由于石墨烯自身对比较弱的光吸收比较弱和快速的载流子动力学过程，这使得光响应度被限制在0.1~0. 5 mA/W。2010 年，韩国蔚山大学科研人员[30]采用水溶液方法制备出 ZnO/石墨烯异质结构，具体操作步骤为：配置好无水醋酸锌的乙醇水溶液，将石墨烯浸入其中持续 10s，捞出后再用乙醇清洗并用氩气吹干，反复进行这个步骤 5 次，然后在 350 ℃空气中加热 30min 制备出 ZnO 种子层，最后将这种由提拉法制备的种子层浸入六水硝酸锌和甲烷溶液中加热至 90 ℃，4 h，生长成排列整齐、粗细统一的 ZnO 纳米棒阵列。如图 1-3 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯/ZnO复合材料中的布尔斯坦效应[J]. 范厚刚,赵筱婷.  吉林师范大学学报(自然科学版). 2014(03)

博士论文
[1]石墨烯/ZnO异质结光电探测器的构建及性能调控[D]. 刘硕.北京科技大学 2017

硕士论文
[1]石墨烯光调制器的研究[D]. 甘胜.苏州大学 2016
[2]磁控溅射制备氮化物薄膜及其表征[D]. 陈仁刚.北京工业大学 2015



本文编号：2973534