氮化硼/石墨烯复合薄膜的制备及表征

发布时间：2023-01-05 18:10

　　石墨烯具有极高的载流子迁移率,优异的热导率以及极高的机械强度,这些优点使石墨烯在电子器件方面的应用有着极大的潜力和研究价值。六方氮化硼薄膜为衬底的石墨烯具有远高于硅片上面的载流子迁移率以及氮化硼薄膜本身的热稳定性和深紫外吸收性能,使氮化硼/石墨烯薄膜不仅在高频电子器件领域,在紫外光探测器件方面也具有巨大的发展潜力。复合薄膜材料作为准二维材料,其性能与复合薄膜的表面形貌、分子结构、化学成分关系密切。因此,本课题研究不同溅射工艺和退火温度对氮化硼薄膜的表面形貌、化学成分、分子结构等方面的影响。然后以射频磁控溅射制备的氮化硼薄膜为衬底用低压化学气相沉积法沉积石墨烯,形成氮化硼/石墨烯复合结构薄膜,探讨其质量和生长机制。最后,择优与镍薄膜上制备的石墨烯进行对比分析。研究结果表明,溅射气压为0.5Pa,溅射功率为100W,溅射时间为30min的氮化硼薄膜表面起伏小,粗糙度极低,紫外吸收效果最好。随着溅射功率增加,氮化硼薄膜表面粗糙度逐渐增大,薄膜的透光率降低,而且氮化硼薄膜内部的分子结构随溅射功率增大向立方相转变。基底温度和溅射功率对制备的氮化硼薄膜的紫外光吸收限有较大影响。溅射时间为30 mi... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 石墨烯的结构
    1.2 石墨烯的性质
        1.2.1 石墨烯的电学性能
        1.2.2 石墨烯的机械性能
        1.2.3 石墨烯的光学性能
        1.2.4 石墨烯的热性能
        1.2.5 石墨烯的其他性能
    1.3 石墨烯的制备方法及生长机制
        1.3.1 机械剥离法
        1.3.2 外延生长法
        1.3.3 化学气相沉积法
        1.3.4 其他制备方法
    1.4 氮化硼的结构与性质
        1.4.1 氮化硼的结构
        1.4.2 氮化硼的性质
        1.4.3 氮化硼薄膜常见制备方式
    1.5 氮化硼/石墨烯薄膜的研究现状
    1.6 选题意义及研究内容
第二章 实验方案及研究方法
    2.1 技术路线及研究方案
    2.2 本课题使用原材料
        2.2.1 磁控溅射靶材
        2.2.2 基底材料
        2.2.3 其他实验材料
    2.3 磁控溅射制备氮化硼薄膜
    2.4 氮化硼/石墨烯复合薄膜的制备
    2.5 氮化硼薄膜和氮化硼/石墨烯复合薄膜的组织结构及性能表征
        2.5.1 薄膜表面形貌表征
        2.5.2 薄膜化学成分表征
        2.5.3 薄膜分子结构表征
        2.5.4 薄膜电学性能表征
        2.5.5 薄膜光学性能表征
第三章 氮化硼薄膜的生长研究
    3.1 基底温度对氮化硼薄膜生长的影响
        3.1.1 基底温度对氮化硼薄膜表面形貌的影响
        3.1.2 基底温度对氮化硼薄膜透光率的影响
        3.1.3 基底温度对氮化硼薄膜分子结构的影响
    3.2 溅射功率对氮化硼薄膜生长的影响
        3.2.1 溅射功率对氮化硼薄膜表面形貌的影响
        3.2.2 溅射功率对氮化硼薄膜透光率分析
        3.2.3 溅射功率对氮化硼薄膜分子结构的影响
        3.2.4 溅射功率对氮化硼薄膜化学成分的影响
    3.3 溅射时间对氮化硼薄膜的生长影响
        3.3.1 溅射时间对氮化硼薄膜表面形貌的影响
        3.3.2 溅射时间与氮化硼薄膜厚度的关系
        3.3.3 溅射时间对氮化硼薄膜透光率的影响
    3.4 退火温度对氮化硼薄膜生长的影响
        3.4.1 退火温度对氮化硼薄膜表面形貌的影响
        3.4.2 退火温度对氮化硼薄膜分子结构的影响
    3.5 本章小结
第四章 氮化硼/石墨烯复合薄膜的生长研究
    4.1 生长温度对氮化硼/石墨烯复合薄膜生长的影响
    4.2 沉积时间对氮化硼/石墨烯复合薄膜的影响
    4.3 降温速度对氮化硼/石墨烯复合薄膜的影响
    4.4 衬底薄膜对氮化硼/石墨烯复合薄膜的影响
        4.4.1 衬底氮化硼薄膜厚度对石墨烯生长的影响
        4.4.2 氮化硼薄膜溅射功率不同对石墨烯生长的影响
    4.5 氮化硼/石墨烯复合薄膜的表征
    4.6 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
附录
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]化学气相沉积生长石墨烯薄膜转移方法及转移用支撑材料的研究进展[J]. 蔡伟,王聪,方小红,陈小源,杨立友.  机械工程材料. 2015(11)
[2]石墨烯掺杂的研究进展[J]. 张芸秋,梁勇明,周建新.  化学学报. 2014(03)
[3]拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用[J]. 吴娟霞,徐华,张锦.  化学学报. 2014(03)
[4]正交实验法优化六方氮化硼薄膜的制备工艺[J]. 李展,杨保和.  光电子.激光. 2010(08)
[5]磁控溅射法中影响薄膜生长的因素及作用机理研究[J]. 郝正同,谢泉,杨子义.  贵州大学学报(自然科学版). 2010(01)
[6]六方氮化硼的制备方法研究进展[J]. 葛雷,杨建,丘泰.  电子元件与材料. 2008(06)

博士论文
[1]氮化硼基纳米材料与薄膜的催化剂辅助生长及其性能研究[D]. 刘飞.哈尔滨工业大学 2015
[2]单晶硅基LaB6薄膜的磁控溅射制备工艺及生长机制[D]. 赵晓华.山东大学 2011

硕士论文
[1]石墨烯的电化学法制备及其表征研究[D]. 黄徐花.华中科技大学 2015



本文编号：3727910