石墨烯及其复合材料光电探测器研究

发布时间：2021-02-18 21:24

　　自2004年英国科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫采用微机械剥离法首次从石墨中剥离出单层石墨烯以来,石墨烯凭其优异的物理性质和化学性质在半导体电子器件领域迅速占据一席之地,并以惊人的速度发展至今。石墨烯的超高载流子迁移率以及宽吸收光谱使其在光电探测方面具有广阔前景,但石墨烯成膜质量低以及与其他材料复合困难等问题仍然存在。因此,文章首先对石墨烯光电探测器的制备工艺进行了研究。利用湿法转移技术在硅基底上得到高质量的石墨烯薄膜,进而制备石墨烯光电探测器,并利用半导体测试平台进行光电特性表征。其次,利用化学浴沉积法（CBD）在石墨烯上控制生长高质量单层硫化镉纳米颗粒,制备硫化镉薄膜/石墨烯复合结构的光电探测器并对光电性能进行测试分析,通过测试证实了复合材料光电探测器具有高响应度和快速响应的性质。此外,通过还原氧化石墨烯量子点（rGOQDs）与石墨烯复合制备成复合结构光电探测器,然后又利用Al₂O₃进行封装以隔绝空气中水氧分子对量子点的掺杂,最后在深紫外254 nm波长光照条件下完成器件性能表征。文章为后续研究硫化镉与石墨烯复合的器件提供了工艺参... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

石墨烯的能带结构图

2图 1.2 石墨烯的原子排列示意图Fig 1.2 Atom arrangement diagram of graphene墨烯的性质电学性质中的每个碳原子都与其临近的三个碳原子以很强的共占据于石墨烯平面垂直的轨道因此不和面内的 σ 电子重叠产生的 π 键则是石墨烯拥有的大部分电学性质的分强，即使受到外加机械力时，碳原子会随着外加应定性。当电子在石墨烯轨道传输过程中，不易因晶格射。考虑到每个原子有单独的 π 电子，可以利用一种

K 和 K’分别对应两个临近亚晶格上的电子。石墨烯的导带并，从而成为零带隙的半导体。常温下，石墨烯是一种零转移到二氧化硅衬底上载流子的迁移率可达~10000cm2/V场效应特性。当石墨烯为 n 型掺杂时，电子为多数载流子相反，当石墨烯为 p 型掺杂时，空穴为多数载流子，费米的费米能级可以通过化学掺杂方法进行调控[19]，也可以通光学性质有优异的光学性能，由于单层石墨烯只是很薄的一层原子验结果证明了单层石墨烯在相当宽的可见光波段范围吸收层石墨烯白光透过率结果，可以看出单层石墨烯的白光透透过率为 95.4%，以此类推，因此石墨烯的层数可以根据石墨烯有这么高的透明度，基于石墨烯的柔性触摸显示屏单层石墨烯纳米带和外加电场的双层石墨烯都可以打开带过这一特性可以应用到光电探测和传感等领域。

【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体量子点集成有机发光二极管的光光转换器进展[J]. 杨宇,靳映霞,王登科,杨杰,王茺,吕正红.  红外技术. 2013(10)

硕士论文
[1]石墨烯光电探测器件的制备及性能研究[D]. 冉秦翠.重庆理工大学 2016



本文编号：3040105