基于石墨烯/硅肖特基结的光电探测器的研制

发布时间：2024-07-04 23:40

　　本文主要采用石墨烯(Gr)独特的优势来制备和表征石墨烯／硅(Gr/Si)的光电探测器。并在此基础提出并深入探讨了提高背对背肖特基结的金属-半导体-金属器件性能的方法。主要的研究结果如下：(1)从Gr与硅肖特基结形成机理着手,制备了Gr/Si基紫外光电探测器,并研究了该肖特基结的特性。采用电流-电压特性表征其整流特性,并从该电流-电压特性中利用热电发射理论提取该二极管参数,其中,理想因子为1.203,势垒高度约为0.86 eV,串联电阻约11 k-Ω在入射波长405nm,功率密度为0.1 mW/cm2的测试条件下,我们得到了该肖特基结的最大光学响应为0.17A/W。(2)在Gr/Si单个肖特基结的基础上,我们制备了两个背对背的Gr/Si的肖特基结的MSM器件。在此基础上提出了以下工艺方法降低暗电流：1.通过将硅表面钝化抑制G-r与硅间的漏电流；2.通过改变硅窗口的形状使得石墨烯完全覆盖硅窗口；3.通过制备氟化石墨烯与石墨烯的平面又指结构的MSM器件。通过这三个工艺改进,在405nm光照,2V偏压条件下,MSM器件的光电响应为0.68A/W：而FG-Gr MSM结构光电响应率比提高了62%...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 石墨烯简介
        1.2.1 石墨烯的结构
        1.2.2 石墨烯的制备
        1.2.3 石墨烯的性能
    1.3 石墨烯在光电器件的研究近状
        1.3.1 石墨烯/硅肖特基结太阳能电池研究进展
        1.3.2 硅基石墨烯光电探测器的研究进展
    1.4 本文研究内容及意义
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究意义
第2章 实验方法
    2.1 实验方案
    2.2 实验设备
        2.2.1 双面对准光刻机
        2.2.2 电子束蒸发镀膜机
        2.2.3 深反应刻蚀机
        2.2.4 拉曼光谱仪
        2.2.5 半导体器件测试仪
        2.2.6 其他仪器
    2.3 石墨烯的转移
    2.4 石墨烯的表征
    2.5 本章小结
第3章 基于石墨烯/硅肖特基结的研究
    3.1 石墨烯/硅肖特基结的紫外光电探测器的工作原理
        3.1.1 肖特基结的整流理论
        3.1.2 石墨烯/硅肖特基结模型
    3.2 石墨烯/硅肖特基结的紫外光电探测器的制备及表征
    3.3 石墨烯/硅肖特基结参数分析
    3.4 石墨烯/硅肖特基结的工程应用价值
    3.5 基于石墨烯/硅肖特基结的场效应管
        3.5.1 金属-半导体接触势垒场效应管
        3.5.2 基于石墨烯/硅的接触势垒场效应管
    3.6 本章小结
第4章 基于石墨烯/硅肖特基结的金属-半导体-金属光电探测器
    4.1 金属-半导体-金属光电探测原理
    4.2 石墨烯-硅-石墨烯光电探测器
        4.2.1 基于石墨烯/硅的叉指电极的制备及表征
        4.2.2 叉指电极的光暗电流测试及工艺改进的影响
        4.2.3 基于石墨烯/硅的叉指电极的电容-电压测试
    4.3 本章小结
    第5章 总结与展望
参考文献
在攻读硕士学位期间取得的科研成果



本文编号：4000701