石墨烯/钙钛矿结构光电探测器的制备及性能研究
发布时间：2021-04-26 11:36
近年来,基于石墨烯等二维层状材料在光电器件应用中的研究备受关注。二维材料表现出的诸多优异的光电特性,与此同时,有机金属卤化物钙钛矿材料由于其高吸光收系数,长电荷载流子扩散长度,和优异的的载流子迁移性而备受关注。受制于石墨烯本身缺乏增益机制和吸光弱等不利因素,基于单一石墨烯材料的光电转换器件难以获得高的光电转换效率,针对这一瓶颈,本文将石墨烯与钙钛矿材料复合成异质结构以解决上述问题。使用氧等离子体去除铜箔背面石墨烯,改进了湿法转移工艺,采用刻蚀液（HCl:H2O2:H2O=2:1:40）对铜箔进行完全溶解,最后,使用氨水对石墨烯进行n掺杂,以中和前期引入的p型重掺杂,实现石墨烯的良好转移,得到高质量的石墨烯。和传统PMMA湿法转移工艺相比,石墨烯场效应晶体管的狄拉克点显著减小（p型掺杂减小）,以及其迁移率显著提高（减小杂质散射）。发展了石墨烯光电探测器关键制备工艺。在石墨烯图形化工艺中引入一层PMMA作为中间层,解决了器件沟道石墨烯上碳化光刻胶的残留问题,通过在转移过程中选用不同的刻蚀液、引入PMMA过渡层、以及氨水溶液浸泡等几种方法降低了石墨烯的p型掺杂,得到性能良好的石墨烯晶体管器件...
【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】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 石墨烯的概述
1.2.1 石墨烯材料性能
1.2.2 石墨烯的制备方法
1.3 石墨烯光电探测器的概况
1.3.1 光辐射探测技术
1.3.2 石墨烯光电探测器的光电转换原理
1.3.3 石墨烯光电探测器的研究现状
1.4 有机金属卤化物钙钛矿光电探测器的研究进展
1.4.1 有机金属卤化物钙钛矿材料的结构与性质
1.4.2 钙钛矿光电探测器的发展
1.5 光电探测器的性能参数
1.6 课题研究目的及内容
1.6.1 课题研究目的
1.6.2 论文研究内容与章节安排
第2章 材料的制备及性能表征
2.1 单层石墨烯制备及转移
2.1.1 实验所需材料和设备
2.1.2 实验使用仪器
2.2 石墨烯薄膜的转移
2.3 石墨烯的表征
2.3.1 光学显微镜分析
2.3.2 原子力显微镜表征
2.3.3 扫描电子显微镜表征
2.3.4 拉曼光谱
2.4 材料其他性能表征方法
2.4.1 X射线衍射仪
2.4.2 透射电子显微镜表征
2.4.3 光致发光光谱
第3章 石墨烯光电器件制备及性能表征
3.1 前言
3.2 石墨烯光电探测器的制备
3.2.1 光电探测器制备环境
3.2.3 石墨烯光电探测器的制备流程
3.2.4 石墨烯薄膜图形化工艺研究
3.2.5 光电探测器的制备结果
3.3 光电探测器的性能表征
3.3.1 石墨烯场效应结构光电探测器件原理
3.3.2 测试设备和测试条件
3.3.3 石墨烯场效应结构光电探测器的半导体特性
3.4 光电探测器的光电性能改善
3.4.1 氨水掺杂对石墨烯电学性能的影响
3.4.2 刻蚀剂对石墨烯电学性能的影响
3.4.3 PMMA对石墨烯电学性能的影响
3.5 本章小结
第4章 垂直石墨烯纳米墙/钙钛矿复合结构光电探测器
4.1 前言
4.2 石墨烯纳米墙的工艺和生长机制的研究
4.2.1 垂直石墨烯纳米墙的制备
4.2.2 生长时间对石墨烯纳米墙特性的影响
4.2.3 石墨烯纳米墙生长机理的研究
4.3 垂直石墨烯纳米墙/钙钛矿光电探测器件的制备及性能研究
4.3.1 钙钛矿的合成
4.3.2 器件的制备
4.3.3 石墨烯纳米墙/钙钛矿复合材料的性质表征
4.3.4 石墨烯纳米墙/钙钛矿复合材料的光学性质
4.3.5 垂直石墨烯纳米墙/钙钛矿结构光电探测器件的性能研究
4.3.6 石墨烯纳米墙/钙钛矿结构光电探测器件的机理
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]石墨烯场效应晶体管的制备及其特性研究[D]. 冯婷婷.清华大学 2014
硕士论文
[1]基于化学气相沉积的石墨烯场效应晶体管研究[D]. 柴正.西安电子科技大学 2014
本文编号：3161344
【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】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 石墨烯的概述
1.2.1 石墨烯材料性能
1.2.2 石墨烯的制备方法
1.3 石墨烯光电探测器的概况
1.3.1 光辐射探测技术
1.3.2 石墨烯光电探测器的光电转换原理
1.3.3 石墨烯光电探测器的研究现状
1.4 有机金属卤化物钙钛矿光电探测器的研究进展
1.4.1 有机金属卤化物钙钛矿材料的结构与性质
1.4.2 钙钛矿光电探测器的发展
1.5 光电探测器的性能参数
1.6 课题研究目的及内容
1.6.1 课题研究目的
1.6.2 论文研究内容与章节安排
第2章 材料的制备及性能表征
2.1 单层石墨烯制备及转移
2.1.1 实验所需材料和设备
2.1.2 实验使用仪器
2.2 石墨烯薄膜的转移
2.3 石墨烯的表征
2.3.1 光学显微镜分析
2.3.2 原子力显微镜表征
2.3.3 扫描电子显微镜表征
2.3.4 拉曼光谱
2.4 材料其他性能表征方法
2.4.1 X射线衍射仪
2.4.2 透射电子显微镜表征
2.4.3 光致发光光谱
第3章 石墨烯光电器件制备及性能表征
3.1 前言
3.2 石墨烯光电探测器的制备
3.2.1 光电探测器制备环境
3.2.3 石墨烯光电探测器的制备流程
3.2.4 石墨烯薄膜图形化工艺研究
3.2.5 光电探测器的制备结果
3.3 光电探测器的性能表征
3.3.1 石墨烯场效应结构光电探测器件原理
3.3.2 测试设备和测试条件
3.3.3 石墨烯场效应结构光电探测器的半导体特性
3.4 光电探测器的光电性能改善
3.4.1 氨水掺杂对石墨烯电学性能的影响
3.4.2 刻蚀剂对石墨烯电学性能的影响
3.4.3 PMMA对石墨烯电学性能的影响
3.5 本章小结
第4章 垂直石墨烯纳米墙/钙钛矿复合结构光电探测器
4.1 前言
4.2 石墨烯纳米墙的工艺和生长机制的研究
4.2.1 垂直石墨烯纳米墙的制备
4.2.2 生长时间对石墨烯纳米墙特性的影响
4.2.3 石墨烯纳米墙生长机理的研究
4.3 垂直石墨烯纳米墙/钙钛矿光电探测器件的制备及性能研究
4.3.1 钙钛矿的合成
4.3.2 器件的制备
4.3.3 石墨烯纳米墙/钙钛矿复合材料的性质表征
4.3.4 石墨烯纳米墙/钙钛矿复合材料的光学性质
4.3.5 垂直石墨烯纳米墙/钙钛矿结构光电探测器件的性能研究
4.3.6 石墨烯纳米墙/钙钛矿结构光电探测器件的机理
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]石墨烯场效应晶体管的制备及其特性研究[D]. 冯婷婷.清华大学 2014
硕士论文
[1]基于化学气相沉积的石墨烯场效应晶体管研究[D]. 柴正.西安电子科技大学 2014
本文编号：3161344
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3161344.html
