石墨烯/Si（111）体系的界面结构、电学性质和热稳定性研究

发布时间：2021-04-30 22:36

　　石墨烯（graphene,本文均指单层）本身具有优异的热学、电学、力学、光学性能,打开了单原子层二维材料的大门,其后涌现了种类繁多、性能优异的二维材料。如何将它们应用到现实生活中,带来新一代的科技突破是一个关键问题。本论文详细介绍了石墨烯（graphene）与硅衬底（Si（111）substrate）原子级光滑平（也就是超平）贴合的实验构想、制备过程、界面结构、电学性质和热学稳定性。第一章阐述了本文研究的graphene与Si（111）衬底超平贴合的背景,包括graphene/Si器件的应用研究、目前制备graphene/Si的方法、graphene/Si界面结构的理论预测和graphene/substrate的平整度分析。结合这些背景,我们提出了实验构想:实验上很有可能可以制备出超平贴合的graphene/Si。第二章介绍了原子级光滑平graphene/Si的实验难点和构建方法。构建方法主要包括湿法刻蚀得到近原子级光滑平的H-Si（111）衬底,然后干法转移石墨烯到刚刻蚀好的H-Si（111）衬底上,迅速将转移好的graphene/H-Si（111）传入超高真空腔,并在保持气压不超过... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 背景
    1.1 graphene/Si的应用研究
    1.2 现有的graphene/Si的构成方法
        1.2.1 在衬底Si上直接生长graphene
        1.2.2 超高真空中转移graphene flakes到Si衬底上
        1.2.3 常温常压下转移graphene到Si衬底上
    1.3 graphene/Si的界面结构的理论预测
    1.4 graphene/intercalation/Si
        1.4.1 graphene/intercalation/substrate
        1.4.2 single metal layer/Si(111)
        1.4.3 graphene/(single)metal layer/Si(111)
    1.5 graphene/substrate的平整度识别分析和实验构想
        1.5.1 graphene/substrate的平整度识别分析
        1.5.2 实验构想
    参考文献
第2章 原子级光滑平的graphene/Si(111)的实现
    2.1 构建方法和难点
        2.1.1 难点、扫描隧道显微镜(STM)和数据分析处理
        2.1.2 湿刻得到H-Si(111)
        2.1.3 转移CVD-graphene到刚刻蚀好的H-Si(111)上
        2.1.4 超高真空退火graphene/H-Si(111)
    2.2 实验结果
        2.2.1 实验初期普通方法及得到的graphene/Si表面
        2.2.2 原子级粗糙/光滑平的graphene/Si
    2.3 小结
    参考文献
第3章 graphene/Si(111)中graphene电学本征性验证
    3.1 graphene/Si中能量依赖的电学透明性和graphene的Dirac点的观察
        3.1.1 graphene/semiconductor中能量依赖的电学透明性
        3.1.2 脱附H-Si中衬底Si上的H原子
        3.1.3 我们的实验结果
    3.2 第一性原理计算
        3.2.1 基于实验数据的模型
        3.2.2 计算结果
    3.3 电学输运、XPS结果、单层连续性
        3.3.1 电学输运
        3.3.2 XPS结果
        3.3.3 单层连续性
    3.4 小结
    参考文献
第4章 graphene/Si(111)体系的热稳定性研究
    4.1 760K: graphene/Si(111) moire pattern
    4.2 微米级超平贴合的graphene/Si(111)
        4.2.1 不断提高退火温度,graphene/Si(111)表面形貌变化趋势
        4.2.2 实验上仍保持超平贴合能承受的最高的退火温度
        4.2.3 实验结果:微米级超平贴合的graphene/Si(111)
    4.3 石墨烯分解
    4.4 类似wavy的实验结果
    4.5 小结
    参考文献
第5章 总结和展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
        5.2.1 厘米级甚至更大面积的超平graphene/Si
        5.2.2 graphene/Si能超平贴合的机制
        5.2.3 稳定的graphene/Si(111)-7×7摩尔纹结构
        5.2.4 graphene/monolayer metal/Si(111)体系
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3169612