石墨烯是由sp²雜化單層碳原子組成的二維蜂窩狀結(jié)構(gòu),具有大的比表面積、高的透光率、電子遷移率、激子束縛能和熱穩(wěn)定性,這使得石墨烯（graphene）在透明電極、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、光伏器件、氣敏傳感器等方面有巨大的應(yīng)用潛力。但本征石墨烯具有零帶隙特性,不產(chǎn)生熒光,這極大的限制了它在光電器件中的應(yīng)用,打開(kāi)石墨烯的帶隙是其在半導(dǎo)體光電子器件領(lǐng)域應(yīng)用的前提。石墨烯的光學(xué)性質(zhì)由其對(duì)稱(chēng)性決定,可以通過(guò)引入無(wú)序結(jié)構(gòu)來(lái)改變,途徑之一就是通過(guò)調(diào)控sp²區(qū)域的尺寸來(lái)調(diào)控發(fā)光的波長(zhǎng)。超大規(guī)模集成電路都是以Si材料作為基礎(chǔ),而且下一代信息技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向就是硅基光子學(xué),但作為間接帶隙半導(dǎo)體,Si發(fā)光效率較低,需要將光子器件或電子器件集成在Si芯片上,實(shí)現(xiàn)光電集成,縮短光電互聯(lián)的長(zhǎng)度,提高信息處理速度。構(gòu)筑graphene/Si器件,不僅可以實(shí)現(xiàn)硅摻雜石墨烯提高石墨烯的激子結(jié)合能,增強(qiáng)石墨烯室溫激子發(fā)光,還可以直接將器件集成到Si芯片上。但石墨烯與Si集成時(shí)存在晶格失配和熱失配,采用納米技術(shù)可以很好解決這個(gè)問(wèn)題。本論文在Si納米孔柱陣列（Si nanoporous ... 

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石墨烯構(gòu)成富勒烯、碳納米管和石墨的過(guò)程

第一章 緒論單個(gè)碳原子穩(wěn)定的電子組態(tài)是 2s22p2，最外層有四個(gè)價(jià)電子可以與其他原子鍵合。兩個(gè)碳原子鍵合，2s 軌道與 2p 耦合，結(jié)合成 sp3、sp2和 sp 三種電子組態(tài)，形成三種鍵合方式，即：碳碳單鍵，雙鍵及三鍵，如圖 1.2 所示。金剛石石墨和乙炔分別是其中代表性的材料[6]。

圖 1.3 石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)（a）和聲子結(jié)構(gòu)色散關(guān)系（b）二、光學(xué)性質(zhì)石墨烯的厚度只有 0.335nm，是目前發(fā)現(xiàn)的材料中最薄的。研究發(fā)現(xiàn)，烯的不透明度由精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù) α 定義: α= e2/ c≈1/137（其中 c 是光數(shù)描述了光和電子之間的耦合與量子電動(dòng)力學(xué)相關(guān)，與材料科學(xué)無(wú)關(guān)。烯只有一個(gè)原子厚度，但是對(duì)白色入射光的吸收率可以達(dá)到 α=2.3%），這是由石墨烯獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)形成的[11-13]，如圖 1.5 所示。微鏡下，由于光的干涉，石墨烯與 Si 和 SiO2對(duì)比度較大，并且隨著層，對(duì)比度增強(qiáng)，這一點(diǎn)經(jīng)常被利用來(lái)計(jì)算石墨烯的層數(shù)。除了在 250 紫外區(qū)出現(xiàn)一個(gè)較強(qiáng)的電子在 π-π*帶間躍遷形成的吸收峰外，單層石墨~2500 nm 波長(zhǎng)范圍的光吸收率幾乎相同[6]。將石墨烯獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)和相結(jié)合，在光電子器件方面應(yīng)該會(huì)有巨大的應(yīng)用潛力，例如在光探測(cè)器極、觸摸屏等方面應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]氮化鎵/硅納米孔柱陣列異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面調(diào)控及其電致發(fā)光特性研究[D]. 王小波.鄭州大學(xué) 2015
[2]碳基熒光材料的制備、發(fā)光機(jī)理及水相應(yīng)用[D]. 朱守俊.吉林大學(xué) 2014
[3]石墨烯及石墨烯基銅/碳核殼結(jié)構(gòu)材料的制備和場(chǎng)發(fā)射性能的研究[D]. 王淑敏.吉林大學(xué) 2013

碩士論文
[1]硅納米孔柱陣列及其硫化鎘納米復(fù)合體系的光學(xué)特性研究[D]. 許海軍.鄭州大學(xué) 2005
[2]硅基發(fā)光材料的光致發(fā)光和電致發(fā)光研究[D]. 葉春暖.蘇州大學(xué) 2002



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