【摘要】：石墨烯是一種由碳原子以sp~2雜化形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)的二維晶體材料。自2004年,康斯坦丁·諾沃肖洛夫(K.S.Novoselov)和安德烈·海姆(A.K.Geim)發(fā)現(xiàn)石墨烯并制備出第一個(gè)石墨烯場效應(yīng)晶體管以來,由于其獨(dú)特的物理性質(zhì)如雙極性電場效應(yīng)、高載流子遷移率(200,000 cm~2/V·s)、反常量子霍爾效應(yīng)(QHE)和載流子相對(duì)質(zhì)量為零等而引起了廣泛的關(guān)注。但是,本征單層石墨烯是帶隙為零的半金屬材料,這種零帶隙可以通過以下方法打開,如外加電場、分子在表面的吸附、晶格摻雜、量子限域效應(yīng)等都會(huì)導(dǎo)致石墨烯的費(fèi)米能級(jí)在狄拉克點(diǎn)上下移動(dòng),從而使石墨烯中的主要載流子變?yōu)槎嚯娮踊蚨嗫昭?進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨烯能帶的調(diào)制。本文分別研究了三聚氰胺摻雜雙層石墨烯和氯摻雜石墨烯量子點(diǎn)的制備、性質(zhì)及其在光電探測器的應(yīng)用。用原子力顯微鏡(AFM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡能譜儀(EDS)、X射線衍射分析儀(XRD)、X射線光電子能譜分析(XPS)、紫外-可見-紅外(UV-Vis-NIR)吸收光譜、熒光光譜(PL-PLE)、拉曼(Raman)光譜、Keithley 2400以及場效應(yīng)測試系統(tǒng)對(duì)制備的摻雜石墨烯基材料與器件進(jìn)行了表征測試與分析研究。研究內(nèi)容及主要結(jié)果如下:1.以液體石蠟和三氯甲烷混合溶液分別作為碳源和氯源,用共燃制備技術(shù)(T-X-J method)制備出平均粒徑在3.5 nm的氯摻雜石墨烯量子點(diǎn),摻雜和合成一步完成,并通過改變?nèi)燃淄榈牧空{(diào)控?fù)诫s濃度;然后與化學(xué)合成的氧化鋅量子點(diǎn)復(fù)合作為光敏層制備了Cl-GQDs垂直結(jié)構(gòu)(ITO/PEDOT:PSS/Cl-GQDs:ZnO QDs)光電探測器,測試分析表明,器件對(duì)365 nm-650 nm的光展現(xiàn)出良好的響應(yīng),在2V偏壓下探測器對(duì)650 nm的光響應(yīng)率和探測率分別達(dá)到了15.13 A/W和1.3×10~(13)Jones,且氯摻雜后的石墨烯量子與未摻雜石墨烯量子點(diǎn)相比,光電性能有所提高。2.用CVD方法制備了結(jié)晶性良好的單層、雙層石墨烯。研究了單層、雙層石墨烯的可控性生長條件,并對(duì)雙層石墨烯表面三聚氰胺摻雜后對(duì)其光電性能進(jìn)一步研究分,且制備了三聚氰胺摻雜雙層石墨烯場效應(yīng)晶體管(FET)紫外探測器,對(duì)其光電學(xué)性能測試表明,傳統(tǒng)方法制備的石墨烯由于表面殘留PMMA而表現(xiàn)出強(qiáng)p型導(dǎo)電性能,三聚氰胺分子表面摻雜后可以調(diào)制到弱p型,器件對(duì)365 nm紫外光響應(yīng)率達(dá)到96 A/W,探測率為10~(12) Jones,這為石墨烯n型摻雜指明了方向,同時(shí)為構(gòu)建石墨烯p-n結(jié)光電探測器奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN15
【圖文】：

（a）石墨烯結(jié)構(gòu)；（b）石墨烯布里淵區(qū)；（c）石墨烯能帶結(jié)構(gòu)

石墨烯量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)描述[22]

自上而下和自下而上方法合成石墨烯量子點(diǎn)的示意圖

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 張蕓秋;梁勇明;周建新;;石墨烯摻雜的研究進(jìn)展[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2014年03期

2 吳娟霞;徐華;張錦;;拉曼光譜在石墨烯結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2014年03期

3 韓彩芹;劉瑩;趙文艷;駱曉森;倪曉武;;三聚氰胺溶液的熒光光譜實(shí)驗(yàn)研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2009年11期

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本文編號(hào)：2787747