CVD石墨烯及其在光电器件中的应用研究
发布时间：2021-08-27 03:38
石墨烯的出现,激发了二维材料的研究热潮。目前,石墨烯已被发现的性能在众多领域中占据着首位,被认为是一种未来革命性的材料。在光电器件领域,石墨烯拥有超高的载流子迁移率、可调的电导率和极高的透光率等优异的光学和电学性能,具有很大的发展潜力和应用前景。本文从实用化前景出发,选择与半导体技术基本兼容的化学气相淀积（CVD）方法制备的大面积石墨烯,开展了其在太赫兹探测器和micro-LED中的应用研究（尤以micro-LED为重）。本论文是在国家重点研发计划（No:2017YFB0403100,2017YFB0403102）的支持下完成的,主要研究内容如下:（1）设计并制备了一种蝶形天线集成的石墨烯太赫兹探测器,确定了器件的关键参数,如电极形状和尺寸,沟道间距,石墨烯尺寸,栅氧化层形状和厚度等,并对栅氧化层材料进行了遴选,优化了电极剥离的工艺。（2）探究了器件耦合效率最高的频率,对GFET进行了场效应测试,对石墨烯太赫兹探测器进行了常温和低温条件下的光响应测试。（3）第一次提出将基于GaN的micro-LED和GFET驱动电路集成到同一衬底来规避目前micro-LED的巨量转移问题。设计和制备了...
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯晶格结构示意图
北京工业大学工学硕士学位论文由于石墨烯的能带结构非常特殊，在场效应调制下，导电类型会在 N 型和 P型之间发生转换。同时，无需热激发，电子也会从价带顶部进入到导带中，载流子浓度不会为零，这也是 GFET 的开关比很小，暂时还不能被运用数字逻辑电路中的原因[19]。1.2 石墨烯在太赫兹探测器中的应用1.2.1 太赫兹概述太赫兹（Terahertz，THz）波通常指频率为 0.1THz~10THz 的电磁波，对应波长为 30 μm ~ 3000 μm，在电磁波谱中如图 1-4 所示[20]，位于微波和红外光波之间，处于电子学和光子学的交汇处。由于太赫兹技术不完全适用于经典理论和量子理论来解释，并且缺乏相应的发射源和探测器，所以，一直以来，人们对其认识有限，形成了“THz Gap”。
图 1-5 双层石墨烯晶体管（a）结构示意图 （b）偏压变化下的能带图[27]ig. 1-5 Schematic view of (a) a GBL-PT structure and (b) its band diagrams at bias voltages[27]石墨烯内部的等离子体受到激发能够与太赫兹波产生共振，增强光响应，基石墨烯的等离子体太赫兹探测器成为一个新的发展方向。2012 年，Vicarelli 等设计并制备了顶栅式的对数周期天线集成的石墨烯场效应管型 THz 探测器，图 1-6（a）所示，结果表明，室温下，探测器在 0.3THz 频段时最灵敏，可以现宽频段、大面积成像[29]。2017 年，Andrey 等人制作了在 400GHz 的蝶形天
【参考文献】：
期刊论文
[1]硼氮掺杂石墨烯导电性及电荷分布的研究[J]. 杨忠志,战立堂. 商丘师范学院学报. 2013(09)
[2]太赫兹科学与技术[J]. 牧凯军,张振伟,张存林. 中国电子科学研究院学报. 2009(03)
[3]石墨烯与太赫兹科学[J]. 韩鹏昱,刘伟,谢亚红,张希成. 物理. 2009(06)
[4]太赫兹波科学与技术[J]. 周泽魁,张同军,张光新. 自动化仪表. 2006(03)
博士论文
[1]ALD淀积高k栅介质材料与器件特性研究[D]. 匡潜玮.西安电子科技大学 2013
硕士论文
[1]场效应晶体管中对太赫兹信号响应的研究[D]. 王代鹏.电子科技大学 2018
本文编号：3365571
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯晶格结构示意图
北京工业大学工学硕士学位论文由于石墨烯的能带结构非常特殊，在场效应调制下，导电类型会在 N 型和 P型之间发生转换。同时，无需热激发，电子也会从价带顶部进入到导带中，载流子浓度不会为零，这也是 GFET 的开关比很小，暂时还不能被运用数字逻辑电路中的原因[19]。1.2 石墨烯在太赫兹探测器中的应用1.2.1 太赫兹概述太赫兹（Terahertz，THz）波通常指频率为 0.1THz~10THz 的电磁波，对应波长为 30 μm ~ 3000 μm，在电磁波谱中如图 1-4 所示[20]，位于微波和红外光波之间，处于电子学和光子学的交汇处。由于太赫兹技术不完全适用于经典理论和量子理论来解释，并且缺乏相应的发射源和探测器，所以，一直以来，人们对其认识有限，形成了“THz Gap”。
图 1-5 双层石墨烯晶体管（a）结构示意图 （b）偏压变化下的能带图[27]ig. 1-5 Schematic view of (a) a GBL-PT structure and (b) its band diagrams at bias voltages[27]石墨烯内部的等离子体受到激发能够与太赫兹波产生共振，增强光响应，基石墨烯的等离子体太赫兹探测器成为一个新的发展方向。2012 年，Vicarelli 等设计并制备了顶栅式的对数周期天线集成的石墨烯场效应管型 THz 探测器，图 1-6（a）所示，结果表明，室温下，探测器在 0.3THz 频段时最灵敏，可以现宽频段、大面积成像[29]。2017 年，Andrey 等人制作了在 400GHz 的蝶形天
【参考文献】：
期刊论文
[1]硼氮掺杂石墨烯导电性及电荷分布的研究[J]. 杨忠志,战立堂. 商丘师范学院学报. 2013(09)
[2]太赫兹科学与技术[J]. 牧凯军,张振伟,张存林. 中国电子科学研究院学报. 2009(03)
[3]石墨烯与太赫兹科学[J]. 韩鹏昱,刘伟,谢亚红,张希成. 物理. 2009(06)
[4]太赫兹波科学与技术[J]. 周泽魁,张同军,张光新. 自动化仪表. 2006(03)
博士论文
[1]ALD淀积高k栅介质材料与器件特性研究[D]. 匡潜玮.西安电子科技大学 2013
硕士论文
[1]场效应晶体管中对太赫兹信号响应的研究[D]. 王代鹏.电子科技大学 2018
本文编号：3365571
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