發(fā)布時(shí)間：2017-07-26 08:17

  本文關(guān)鍵詞：二維碳硅體系及其光電器件應(yīng)用

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【摘要】：石墨烯的發(fā)現(xiàn)打開了二維材料物理器件交叉學(xué)科研究的大門。石墨烯具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性質(zhì),如高載流子遷移率,2.3%的吸光率等等,吸引了全世界的科研人員開始研究其在電子器件／電子電路／光電器件上的應(yīng)用。但是,石墨烯零禁帶的特性限制了它在邏輯電路以及光電子器件方面的一些應(yīng)用。因此,近年來,科學(xué)家為了克服石墨烯零禁帶這一缺點(diǎn),開始探索打開石墨烯帶隙的方法以及制備其他二維原子材料。在這個(gè)背景下,本文針對(duì)石墨烯零帶隙的缺點(diǎn),首次從實(shí)驗(yàn)上論證提出了二維硅碳體系：主要包括二維碳化硅和二碳化硅,以及硅摻雜石墨烯；本文針對(duì)二維硅碳體系的邏輯電路及光電子器件應(yīng)用,進(jìn)行了材料物理器件交叉研究,指出二維硅碳體系在太陽能光伏器件方面的應(yīng)用前景。本論文的主要工作如下：(1)采用化學(xué)氣相沉積法制備了二維碳化硅與二碳化硅,獲得了穩(wěn)定存在的二維二碳化硅,提出了二維硅碳體系的全新概念：硅碳原子六環(huán)結(jié)構(gòu)成鍵的二維原子平面。(2)采用化學(xué)氣相沉積法,利用硅烷和甲烷反應(yīng)合成了單層硅摻雜石墨烯,分析表明硅原子成功進(jìn)入石墨烯碳六環(huán)原子結(jié)構(gòu)形成替代位摻雜,摻雜含量為3.4at%。(3)基于第一性原理的理論計(jì)算,得出硅摻雜含量在3.3at%的硅摻雜石墨烯是直接禁帶半導(dǎo)體,禁帶寬度為0.28eV,功函數(shù)比石墨烯高0.13eV。(4)設(shè)計(jì)研究了硅摻雜石墨烯／砷化鎵的異質(zhì)結(jié),其太陽能平均光電轉(zhuǎn)換效率比原始石墨烯／砷化鎵的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的平均光電轉(zhuǎn)換效率高33.7%。(5)硅摻雜石墨烯可以有效利用紅外波段光線,將硅摻雜石墨烯旋涂在石墨烯／砷化鎵的異質(zhì)結(jié)表面,其太陽能光電轉(zhuǎn)換效率比原始石墨烯／砷化鎵異質(zhì)結(jié)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率高14.6%。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 二維硅碳體系 二維碳化硅 二維二碳化硅 硅摻雜石墨烯 二維材料/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 太陽能電池
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127;TM914.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-29
• 1.1 石墨烯簡(jiǎn)介12-14
• 1.2 石墨烯的制備方法14-17
• 1.3 石墨烯的應(yīng)用17-19
• 1.3.1 石墨烯電子器件17-18
• 1.3.2 石墨烯太陽能電池18-19
• 1.4 石墨烯納米帶、石墨烯的摻雜與其他二維原子材料19-26
• 1.4.1 石墨烯納米帶19-20
• 1.4.2 石墨烯摻雜20-24
• 1.4.2.1 石墨烯的電學(xué)摻雜20-22
• 1.4.2.2 石墨烯的化學(xué)摻雜22-24
• 1.4.3 其他二維原子材料24-26
• 1.5 目前研究中存在的問題26-27
• 1.6 本文的主要研究?jī)?nèi)容27-29
• 第二章 二維原子材料及器件的表征和平面微納器件工藝29-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置29
• 2.2 二維原子材料的表征方法29-32
• 2.3 石墨烯/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)和太陽能電池的表征32-34
• 第三章 二維碳化硅和二碳化硅的制備與表征34-46
• 3.1 研究背景34-36
• 3.2 二維碳化硅的合成機(jī)理36-38
• 3.3 實(shí)驗(yàn)過程38-39
• 3.4 結(jié)果與討論39-45
• 3.4.1 二維碳化硅的表征39-42
• 3.4.2 二維二碳化硅的表征42-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 硅摻雜石墨烯的制備和表征46-54
• 4.1 研究背景46-47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)過程47-48
• 4.2.1 硅摻雜石墨烯的合成47-48
• 4.2.2 硅摻雜石墨烯的轉(zhuǎn)移48
• 4.3 結(jié)果與討論48-53
• 4.3.1 硅摻雜石墨烯的結(jié)構(gòu)表征48-51
• 4.3.2 硅摻雜石墨烯的電學(xué)性質(zhì)表征51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 硅摻雜石墨烯的光電應(yīng)用54-61
• 5.1 研究背景54
• 5.2 石墨烯/砷化鎵異質(zhì)結(jié)太陽能電池的設(shè)計(jì)54-56
• 5.2.1 石墨烯/砷化鎵異質(zhì)結(jié)太陽能電池的原理54-55
• 5.2.2 石墨烯/砷化鎵異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備55-56
• 5.3 石墨烯/砷化鎵異質(zhì)結(jié)太陽能電池的性能56-59
• 5.3.1 光電轉(zhuǎn)換效率的測(cè)試56-57
• 5.3.2 外量子效率的測(cè)試57-58
• 5.3.3 石墨烯/砷化鎵異質(zhì)結(jié)太陽能電池器件的參數(shù)分析58-59
• 5.4 光摻雜石墨烯/砷化鎵異質(zhì)結(jié)太陽能電池的性能59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 總結(jié)61
• 6.2 展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-77
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷77-78
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78

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1 蔣松春;范如霖;朱正華;;方酸菁染料的合成[J];化學(xué)學(xué)報(bào);1986年11期

2 梁茂;王旭達(dá);袁穎;孫U，

本文編號(hào)：575476