石墨烯的大面积合成、转移及基于石墨烯光电器件的研究

发布时间：2017-07-05 11:02

  本文关键词：石墨烯的大面积合成、转移及基于石墨烯光电器件的研究

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【摘要】：石墨烯(graphene)是目前世界上最薄的一种新型二维碳材料。其具极高的载流子迁移率，而且电子具有亚微米尺度的弹道传输特性，常温下具有极快的电子传输速率，，这些优异的性质使得它在纳米电子器件方面具有广泛的应用前景。但是由于其大面积均匀制备比较难，而且转移过程中对石墨烯破坏很大并且容易引进杂质污染。这使得石墨烯的产业化应用遇到瓶颈。系统地研究了石墨烯的生长机理并提出了一些改进生长质量的方法。然后对转移方法也进行了一些优化，提出了一种大面积转移的方法，并进行优化。研究内容为石墨烯的产业化应用打下了基础。取得成果主要如下： 1.优化石墨烯生长条件，先使得石墨烯能在小面积范围内生长均匀，然后扩大面积生长，并调整生长条件，使得能生长A4尺寸的石墨烯。发现了一种肉眼直接可视的检测石墨烯质量的方法，用这方法在一分钟内可以很直观的看出石墨烯生长质量。 2.通过对原有的转移方法进行改进，实现了大面积转移石墨烯到4英寸氧化硅片上。对石墨烯转移过程中引入的杂质也用很简易的方法去除掉。这使得石墨烯在高质量大面积转移方面前进了一大步。提出利用环氧树脂进行转移石墨烯，并实现大面积快速转移，并利用简易的方法图案化。 3.制作了石墨烯/硅的肖特基结红外探测器，在常温和低温下分别进行了测试，结果表明在低温下该器件能探测到极弱的光（50nW/cm2）。
【关键词】：石墨烯 红外探测器 肖特基结
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O613.71
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 致谢7-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 石墨烯的历史12-13
• 1.2 石墨烯的结构13
• 1.3 石墨烯的合成13-16
• 1.3.1 机械剥离法14
• 1.3.2 碳化硅外延法14
• 1.3.3 氧化还原法14-15
• 1.3.4 化学气相沉积法15-16
• 1.4 石墨烯的应用16-21
• 1.4.1 石墨烯在太阳能电池中的应用16-18
• 1.4.2 石墨烯在闪存中的应用18
• 1.4.3 石墨烯在超级电容器中的应用18-19
• 1.4.4 石墨稀基复合材料在超级电容器中的应用19-20
• 1.4.5 石墨烯在锂离子电池中的应用20-21
• 1.5 石墨烯的未来21-25
• 1.5.1 推动二维材料的发展21-22
• 1.5.2 石墨烯能取代硅吗22-23
• 1.5.3 石墨烯的单晶生长23
• 1.5.4 石墨烯的能带结构控制23-24
• 1.5.5 石墨烯与拓扑绝缘体24-25
• 1.6 课题研究背景与内容25-26
• 第二章 石墨烯的大面积合成与表征26-36
• 2.1 合成石墨烯所需要的试剂与仪器设备26-27
• 2.1.1 合成所需要的试剂26
• 2.1.2 石墨烯合成设备26-27
• 2.2 大面积合成石墨烯27-32
• 2.2.1 石墨烯合成条件的调试27-30
• 2.2.2 大面积石墨烯的生长30-32
• 2.3 大面积石墨烯的表征32-35
• 2.3.1 石墨烯的常规表征手段32-34
• 2.3.2 一种可视化简易检测石墨烯的方法34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 石墨烯大面积转移的实现以及改进36-45
• 3.1 石墨烯转移的基本方法36-39
• 3.2 石墨烯的大面积转移实现39-43
• 3.2.1 前期的摸索39-40
• 3.2.2 新的转移方法提出以及改进40-43
• 3.3 石墨烯的图案化43-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 制备石墨烯/硅的红外探测器45-55
• 4.1 前言45-46
• 4.2 石墨烯/硅红外探测器的器件设计46-47
• 4.3 石墨烯/硅红外探测器的表征47-48
• 4.4 石墨烯/硅红外探测器性能测试48-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 总结55-56
• 攻读硕士学位期间发表的论文56-57
• 参考文献57-61

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本文编号：521656