绝缘衬底上石墨烯的制备及其电学性质研究

发布时间：2017-12-14 18:28

  本文关键词：绝缘衬底上石墨烯的制备及其电学性质研究

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【摘要】：石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化堆积而成的二维蜂窝状晶格材料,具有优良的物理性能和广泛的应用前景,已经引起了人们的极大关注。目前,高质量、层数可控的大面积石墨烯的制备仍是阻碍其实际应用的重要障碍。现在石墨烯的制备方法取得了很大发展,但在实际应用中,大部分方法都需要将石墨烯转移到绝缘衬底上才能够进行器件的制备和研究。因此直接在绝缘衬底上生长制备大面积、高质量的石墨烯成为人们现在面临的一大挑战。为了解决这个问题,我们利用化学气相沉积(CVD)的方法,分别在金刚石衬底、二氧化硅(Si O2/Si)衬底上直接生长制备出了高质量、大面积的石墨烯,并且对其形貌、层数进行表征,对电学性质进行了研究,主要内容如下:(1)使用金刚石作为高质量石墨烯生长的衬底。通过研究腔体压强、生长温度、生长时间、气体流量比和硼掺杂量等参数的影响,优化石墨烯的生长条件,制备出了均匀、大面积的石墨烯,并用拉曼光谱对其结构进行了表征。(2)使用二氧化硅(Si O2/Si)衬底作为石墨烯生长的衬底。首先,通过对石墨烯的各种生长参数条件的优化,在无金属催化和掩膜版的情况下直接定位生长制备出了高质量、大面积的石墨烯。并利用拉曼光谱、原子力显微镜对其结构进行表征,证明定位生长的石墨烯有着良好的均匀性和较高的质量。(3)对石墨烯的电学性能进行研究。利用电子束光刻技术,将生长的石墨烯加工成场效应晶体管,对其进行电学性能测量。通过在室温下对石墨烯器件的电输运特性测量,得出金刚石衬底上和二氧化硅(Si O2/Si)衬底上的石墨烯的迁移率分别为6250 cm2/(V·s)和1679cm2/(V·s)。这表明我们是可以在不转移的情况下生长制备出适合用来做器件的石墨烯。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O613.71
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本文编号：1288926