本文關(guān)鍵詞：石墨烯的可控合成及其在納米光電子器件中的應(yīng)用研究　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：石墨烯(Graphene)是一種新型二維材料,原子級(jí)厚度、優(yōu)異的性能和廣泛的應(yīng)用使得石墨烯被認(rèn)為是未來(lái)納米光電器件最有前途的候選材料。成功的合成與轉(zhuǎn)移大面積石墨烯是實(shí)現(xiàn)石墨烯光電器件應(yīng)用的基礎(chǔ)。然而,石墨烯在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中遇到了很多的技術(shù)難題,這不僅體現(xiàn)在大規(guī)模石墨烯的完整合成與完整轉(zhuǎn)移上,還體現(xiàn)在提高基于石墨烯光電器件的性能上�；谶@些技術(shù)難題,作者展開(kāi)了對(duì)大面積石墨烯的合成與轉(zhuǎn)移的探索和對(duì)基于石墨烯光電器件的研究。取得成果主要如下：1.系統(tǒng)地研究了大面積石墨烯的合成與轉(zhuǎn)移,摸索出在銅基底合成石墨烯的合成條件,給出了石墨烯生長(zhǎng)過(guò)程的示意曲線圖,并對(duì)銅基底石墨烯的合成機(jī)理給出了闡述。同時(shí)也摸索了石墨烯的干法轉(zhuǎn)移和濕法轉(zhuǎn)移兩種方法,對(duì)兩種方法都進(jìn)行了改善,達(dá)到了比較理想的要求,并對(duì)刻蝕液選擇給出了具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。2.利用CVD法生長(zhǎng)的大面積石墨烯與傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料砷化鎵相結(jié)合,并通過(guò)鈍化工藝,制備出了自驅(qū)動(dòng)高速近紅外探測(cè)器。采用AlOx進(jìn)行鈍化制備BLG/AlOx/GaAs肖特基結(jié),對(duì)BLG/AlOx/GaAs肖特基結(jié)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和光電性能表征；通過(guò)電學(xué)分析發(fā)現(xiàn)利用AlOx鈍化的近紅外光電探測(cè)器的在零偏壓下對(duì)波長(zhǎng)為850nm的近紅外光的靈敏度比沒(méi)有鈍化的更高,鈍化后的探測(cè)器的暗電流變小的同時(shí),響應(yīng)度也增加,同時(shí)也可以得到AlOx鈍化后的近紅外光電探測(cè)器的探測(cè)率(2.88×1011cmHz1/2W-1比未鈍化的近紅外探測(cè)器(7.3×109cmHz1/2W-1)要高出很多；更進(jìn)一步對(duì)器件進(jìn)行分析可以得到AlOx鈍化的近紅外光電探測(cè)器可以在超寬帶的轉(zhuǎn)換頻率下工作,并且器件的響應(yīng)速度也超快(Tr=320ns,τf=380ns)。3.利用CVD生長(zhǎng)的大面積石墨烯與CdSe納米帶相結(jié)合,并通過(guò)表面等離子體共振增強(qiáng)效應(yīng),制備出了轉(zhuǎn)化效率高的太陽(yáng)能電池。采用雙層石墨烯n型CdSe納米帶肖特基結(jié)制備太陽(yáng)能電池,能量轉(zhuǎn)化效率為0.4%,通過(guò)在CdSe納米帶上修飾金顆粒,大大提高了太陽(yáng)能電池的光伏性能,能量轉(zhuǎn)化效率提高到4.35%。通過(guò)吸收光譜得到修飾金顆粒后的CdSe納米帶對(duì)光的吸收變強(qiáng)促進(jìn)轉(zhuǎn)化效率的提高；通過(guò)對(duì)BLG/n-CdSe納米帶肖特基結(jié)的能帶的分析,得出了該納米太陽(yáng)能電池的形成原理。
[Abstract]:Graphene (Graphene) is a new two-dimensional material with atomic thickness. Because of its excellent performance and wide application, graphene is considered to be the most promising candidate for nano-optoelectronic devices in the future. Successful synthesis and transfer of large areas of graphene are the basis for the application of graphene optoelectronic devices. . Graphene has encountered many technical problems in practical application, which is not only reflected in the complete synthesis and transfer of large-scale graphene. It is also reflected in improving the performance of graphene based optoelectronic devices. The author has explored the synthesis and transfer of large area graphene and studied the photovoltaic devices based on graphene. The main results are as follows: 1. The synthesis and transfer of large area graphene have been systematically studied. The conditions for the synthesis of graphene on copper substrate were found out, and the schematic curves of graphene growth process were given. The mechanism of the synthesis of graphene on copper substrate is also described. The dry and wet transfer methods of graphene are also explored. The two methods are improved and meet the ideal requirements. The specific experimental conclusion of etching solution selection is given. 2. The large area graphene grown by CVD method is combined with the traditional semiconductor material gallium arsenide, and the passivation process is adopted. The self-driving high speed near infrared detector was prepared and the BLG/AlOx/GaAs Schottky junction was prepared by AlOx passivation. The structure and photoelectric properties of BLG/AlOx/GaAs Schottky junction were characterized. Through electrical analysis, it is found that the near infrared photodetector passivated by AlOx has higher sensitivity to near-infrared light with wavelength of 850 nm at zero bias voltage than that without passivation. While the dark current of the passivated detector becomes smaller, the responsivity also increases. At the same time, the detectivity of the AlOx passivated near infrared photodetector is 2.88 脳 1011cmHz1 / 2W-1, which is higher than that of the unpassivated NIR photodetector (2 脳 1011cmHz1 / 2W-1). 7.3 脳 109 cm Hz1 / 2W-1) was much higher; Furthermore, the near infrared photodetector passivated by AlOx can work at UWB conversion frequency, and the response speed of the device is also very fast. Large area graphene grown by CVD was combined with CdSe nanobelts and enhanced by surface plasmon resonance (SPR). Solar cells with high conversion efficiency were prepared, and the energy conversion efficiency was 0.4% by using n-type CdSe nanospheres Schottky junction of double-layer graphene. The photovoltaic properties of the solar cells were greatly improved by modifying the gold particles on the CdSe nanoparticles. The energy conversion efficiency was increased to 4.35.The light absorption strength of the CdSe nanobelts modified by the modified gold nanoparticles promoted the conversion efficiency by absorption spectra. Based on the analysis of the band of Schottky junction of BLG/n-CdSe nanoband, the formation principle of the nano solar cell is obtained.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TQ127.11;TN29

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本文編號(hào)：1431705