多孔硅/石墨烯复合材料制备及性能研究

发布时间：2023-02-08 18:48

　　具有多孔结构的硅基材料在光学、电学、力学等方面具有许多优良特性,自1956年被科学家发现后,在诸多领域(例如微电子器件)都有广泛的应用前景。随着技术的发展,传感器的尺寸减小到纳米级,硅基材料在微纳传感器应用方面遇到瓶颈。而石墨烯是当前科学界研究最火热的材料之一,它优异的物理性能使其成为微纳器件潜在的基础材料。基于石墨烯的微纳传感器已成功制备出,但石墨烯器件产业化依旧存在一定的难度:如石墨烯的大批量、高质量生产,衬底对石墨烯的影响等问题。本文基于电化学腐蚀加工技术及石墨烯转移制备技术,在单晶硅衬底上成功制备出多种新颖的石墨烯/多孔硅复合结构,并对其形成机理及性能进行较为深入的探讨。本文的主要研究工作及创新点如下:(1)基于等离子体增强化学气相沉积法、干法刻蚀技术及腐蚀基底法,在氮化硅衬底上制备出几种不同表面织构(孔阵列及沟道阵列),并将石墨烯转移至多孔氮化硅表面。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱仪对石墨烯/多孔氮化硅复合材料进行表征和表面应力特性研究。结果表明在石墨烯的2个特征峰中2D峰对应变的产生更为敏感。通过对比发现,相同粗糙度下不同形貌的衬底会导致石墨烯产生不一样的拉伸应...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 多孔硅及氮化硅的特性
    1.3 石墨烯的结构及性质
        1.3.1 石墨烯的结构
        1.3.2 石墨烯的性质
    1.4 国内外相关课题的研究现状
        1.4.1 衬底对石墨烯性能影响
        1.4.2 多孔硅光致发光研究现状
    1.5 本论文的研究内容
第二章 实验样品的制备及表征方法
    2.1 硅基多孔结构的制备
        2.1.1 多孔硅的制备方法
        2.1.2 多孔氮化硅的制备方法
    2.2 石墨烯制备方法
        2.2.1 CVD法制备石墨烯
    2.3 CVD石墨烯的转移
    2.4 衬底的表征技术
        2.4.1 扫描电子显微镜
        2.4.2 原子力显微镜
    2.5 石墨烯及复合材料的表征
        2.5.1 石墨烯的Raman表征
        2.5.2 复合材料性能表征
    2.6 本章小结
第三章 界面形貌对多孔氮化硅/石墨烯复合材料力学性能影响
    3.1 引言
    3.2 实验
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 样品的形貌及表面粗糙度分析
        3.3.2 石墨烯拉曼性能分析
        3.3.3 界面形状对石墨烯力学性能影响
        3.3.4 界面深度对石墨烯力学性能影响
    3.4 本章小结
第四章 石墨烯对多孔硅/石墨烯复合材料光学性能影响
    4.1 引言
    4.2 实验
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 多孔硅表面形貌
        4.3.2 石墨烯质量与形貌
        4.3.3 多孔硅的光致发光性能
        4.3.4 石墨烯对复合材料光致发光性能影响
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文和专利目录



本文编号：3738189