發(fā)布時(shí)間：2022-11-11 18:02

　　近年來,量子點(diǎn)／石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)材料可將量子點(diǎn)獨(dú)特的量子限域效應(yīng)及石墨烯超高的載流子遷移率等優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合,在光電探測(cè)領(lǐng)域顯示出了較為優(yōu)異的光電響應(yīng)性能,成為了研究熱點(diǎn)。本文采用離子束濺射沉積技術(shù)（IBSD）在石墨烯/SiO2/Si襯底上直接生長(zhǎng)了Ge量子點(diǎn),制備出Ge量子點(diǎn)/石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器件。通過X射線光電子能譜（XPS）測(cè)試分析了復(fù)合結(jié)構(gòu)的成分,確定了表面Ge元素的存在,并采用原子力顯微鏡（AFM）、Raman光譜測(cè)試研究了生長(zhǎng)工藝對(duì)Ge量子點(diǎn)的形貌尺寸及其與石墨烯之間相互作用的影響。采用薄膜成核幾率模型及第一性原理分析研究了Ge在石墨烯表面的生長(zhǎng)及吸附過程。通過光電測(cè)試研究了不同光功率、不同柵壓下Ge量子點(diǎn)/石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)管（FET）光電探測(cè)器的響應(yīng)性能,討論了器件的工作原理。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)工藝參數(shù)對(duì)石墨烯/SiO2/Si襯底上Ge量子點(diǎn)的生長(zhǎng)形貌有較大影響。研究結(jié)果表明：室溫下,濺射時(shí)間越短,石墨烯受到Ge的影響程度越高,石墨烯中摻雜效應(yīng)越明顯,但相應(yīng)的缺陷也越多。隨著濺射時(shí)間延長(zhǎng),石墨烯表面Ge島尺寸縮小,同時(shí)Ge島密度急劇增加,而Ge與石墨烯間的相互作用卻隨之減小。與室... 

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 傳統(tǒng)Ge/Si量子點(diǎn)的生長(zhǎng)及研究現(xiàn)狀
    1.3 半導(dǎo)體量子點(diǎn)/石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)
        1.3.1 石墨烯的性質(zhì)
        1.3.2 半導(dǎo)體量子點(diǎn)/石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器
    1.4 本論文的研究工作
第二章 實(shí)驗(yàn)儀器和表征方法
    2.1 離子束濺射設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及原理
    2.2 樣品表征方法
        2.2.1 原子力顯微鏡(AFM)
        2.2.2 Raman光譜法
        2.2.3 光致發(fā)光譜(PL)
        2.2.4 X射線光電子能譜(XPS)
    2.3 Materials Studio軟件介紹
第三章 石墨烯表面離子束濺射Ge量子點(diǎn)的生長(zhǎng)研究
    3.1 引言
    3.2 CVD石墨烯向SiO_2/Si襯底的轉(zhuǎn)移
    3.3 室溫下石墨烯/SiO_2表面上Ge的沉積
        3.3.1 表面生長(zhǎng)形貌分析
        3.3.2 拉曼光譜結(jié)果及分析
    3.4 高溫下石墨烯/SiO_2表面Ge的沉積
        3.4.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)
        3.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    3.5 室溫下Ge島成核幾率分析(Zinsmeister理論)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 Ge在石墨烯表面的吸附
    4.0 引言
    4.1 密度泛函理論基本原理
        4.1.1 Hohenberg-Kohn定理
        4.1.2 Kohn-Sham方程
    4.2 計(jì)算方法
    4.3 結(jié)果及討論
        4.3.1 不同覆蓋度石墨烯上Ge的吸附
        4.3.2 差分電荷密度的計(jì)算及定性分析
        4.3.3 石墨烯表面Ge形貌預(yù)測(cè)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 SiO_2/Si襯底Ge量子點(diǎn)/石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)紅外探測(cè)性能及表征
    5.1 引言
    5.2 器件制備及表征
        5.2.1 器件的制備
        5.2.2 器件光電性能表征
    5.3 器件的光電性能
        5.3.1 Ge量子點(diǎn)與石墨烯之間的載流子轉(zhuǎn)移
        5.3.2 Ge量子點(diǎn)/石墨烯FET光電響應(yīng)機(jī)制
        5.3.3 不同柵壓對(duì)Ge量子點(diǎn)/石墨烯FET的光電調(diào)控
        5.3.4 Ge量子點(diǎn)/石墨烯FET響應(yīng)率預(yù)測(cè)模型(LP-R模型)
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
附錄 碩士學(xué)位期間發(fā)表的文章及參與的項(xiàng)目
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]離子束濺射自組裝Ge/Si量子點(diǎn)生長(zhǎng)的演變[J]. 張學(xué)貴,王茺,魯植全,楊杰,李亮,楊宇.  物理學(xué)報(bào). 2011(09)
[2]濺射沉積自誘導(dǎo)混晶界面與Ge量子點(diǎn)的生長(zhǎng)研究[J]. 熊飛,潘紅星,張輝,楊宇.  物理學(xué)報(bào). 2011(08)



本文編號(hào)：3705493