CVD石墨烯及其在光電器件中的應(yīng)用研究
發(fā)布時間：2021-08-27 03:38
石墨烯的出現(xiàn),激發(fā)了二維材料的研究熱潮。目前,石墨烯已被發(fā)現(xiàn)的性能在眾多領(lǐng)域中占據(jù)著首位,被認為是一種未來革命性的材料。在光電器件領(lǐng)域,石墨烯擁有超高的載流子遷移率、可調(diào)的電導(dǎo)率和極高的透光率等優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性能,具有很大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。本文從實用化前景出發(fā),選擇與半導(dǎo)體技術(shù)基本兼容的化學(xué)氣相淀積（CVD）方法制備的大面積石墨烯,開展了其在太赫茲探測器和micro-LED中的應(yīng)用研究（尤以micro-LED為重）。本論文是在國家重點研發(fā)計劃（No:2017YFB0403100,2017YFB0403102）的支持下完成的,主要研究內(nèi)容如下:（1）設(shè)計并制備了一種蝶形天線集成的石墨烯太赫茲探測器,確定了器件的關(guān)鍵參數(shù),如電極形狀和尺寸,溝道間距,石墨烯尺寸,柵氧化層形狀和厚度等,并對柵氧化層材料進行了遴選,優(yōu)化了電極剝離的工藝。（2）探究了器件耦合效率最高的頻率,對GFET進行了場效應(yīng)測試,對石墨烯太赫茲探測器進行了常溫和低溫條件下的光響應(yīng)測試。（3）第一次提出將基于GaN的micro-LED和GFET驅(qū)動電路集成到同一襯底來規(guī)避目前micro-LED的巨量轉(zhuǎn)移問題。設(shè)計和制備了...
【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校
【文章頁數(shù)】：61 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
石墨烯晶格結(jié)構(gòu)示意圖
北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文由于石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)非常特殊，在場效應(yīng)調(diào)制下，導(dǎo)電類型會在 N 型和 P型之間發(fā)生轉(zhuǎn)換。同時，無需熱激發(fā)，電子也會從價帶頂部進入到導(dǎo)帶中，載流子濃度不會為零，這也是 GFET 的開關(guān)比很小，暫時還不能被運用數(shù)字邏輯電路中的原因[19]。1.2 石墨烯在太赫茲探測器中的應(yīng)用1.2.1 太赫茲概述太赫茲（Terahertz，THz）波通常指頻率為 0.1THz~10THz 的電磁波，對應(yīng)波長為 30 μm ~ 3000 μm，在電磁波譜中如圖 1-4 所示[20]，位于微波和紅外光波之間，處于電子學(xué)和光子學(xué)的交匯處。由于太赫茲技術(shù)不完全適用于經(jīng)典理論和量子理論來解釋，并且缺乏相應(yīng)的發(fā)射源和探測器，所以，一直以來，人們對其認識有限，形成了“THz Gap”。
圖 1-5 雙層石墨烯晶體管（a）結(jié)構(gòu)示意圖 （b）偏壓變化下的能帶圖[27]ig. 1-5 Schematic view of (a) a GBL-PT structure and (b) its band diagrams at bias voltages[27]石墨烯內(nèi)部的等離子體受到激發(fā)能夠與太赫茲波產(chǎn)生共振，增強光響應(yīng)，基石墨烯的等離子體太赫茲探測器成為一個新的發(fā)展方向。2012 年，Vicarelli 等設(shè)計并制備了頂柵式的對數(shù)周期天線集成的石墨烯場效應(yīng)管型 THz 探測器，圖 1-6（a）所示，結(jié)果表明，室溫下，探測器在 0.3THz 頻段時最靈敏，可以現(xiàn)寬頻段、大面積成像[29]。2017 年，Andrey 等人制作了在 400GHz 的蝶形天
【參考文獻】：
期刊論文
[1]硼氮摻雜石墨烯導(dǎo)電性及電荷分布的研究[J]. 楊忠志,戰(zhàn)立堂. 商丘師范學(xué)院學(xué)報. 2013(09)
[2]太赫茲科學(xué)與技術(shù)[J]. 牧凱軍,張振偉,張存林. 中國電子科學(xué)研究院學(xué)報. 2009(03)
[3]石墨烯與太赫茲科學(xué)[J]. 韓鵬昱,劉偉,謝亞紅,張希成. 物理. 2009(06)
[4]太赫茲波科學(xué)與技術(shù)[J]. 周澤魁,張同軍,張光新. 自動化儀表. 2006(03)
博士論文
[1]ALD淀積高k柵介質(zhì)材料與器件特性研究[D]. 匡潛瑋.西安電子科技大學(xué) 2013
碩士論文
[1]場效應(yīng)晶體管中對太赫茲信號響應(yīng)的研究[D]. 王代鵬.電子科技大學(xué) 2018
本文編號：3365571
【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校
【文章頁數(shù)】：61 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
石墨烯晶格結(jié)構(gòu)示意圖
北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文由于石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)非常特殊，在場效應(yīng)調(diào)制下，導(dǎo)電類型會在 N 型和 P型之間發(fā)生轉(zhuǎn)換。同時，無需熱激發(fā)，電子也會從價帶頂部進入到導(dǎo)帶中，載流子濃度不會為零，這也是 GFET 的開關(guān)比很小，暫時還不能被運用數(shù)字邏輯電路中的原因[19]。1.2 石墨烯在太赫茲探測器中的應(yīng)用1.2.1 太赫茲概述太赫茲（Terahertz，THz）波通常指頻率為 0.1THz~10THz 的電磁波，對應(yīng)波長為 30 μm ~ 3000 μm，在電磁波譜中如圖 1-4 所示[20]，位于微波和紅外光波之間，處于電子學(xué)和光子學(xué)的交匯處。由于太赫茲技術(shù)不完全適用于經(jīng)典理論和量子理論來解釋，并且缺乏相應(yīng)的發(fā)射源和探測器，所以，一直以來，人們對其認識有限，形成了“THz Gap”。
圖 1-5 雙層石墨烯晶體管（a）結(jié)構(gòu)示意圖 （b）偏壓變化下的能帶圖[27]ig. 1-5 Schematic view of (a) a GBL-PT structure and (b) its band diagrams at bias voltages[27]石墨烯內(nèi)部的等離子體受到激發(fā)能夠與太赫茲波產(chǎn)生共振，增強光響應(yīng)，基石墨烯的等離子體太赫茲探測器成為一個新的發(fā)展方向。2012 年，Vicarelli 等設(shè)計并制備了頂柵式的對數(shù)周期天線集成的石墨烯場效應(yīng)管型 THz 探測器，圖 1-6（a）所示，結(jié)果表明，室溫下，探測器在 0.3THz 頻段時最靈敏，可以現(xiàn)寬頻段、大面積成像[29]。2017 年，Andrey 等人制作了在 400GHz 的蝶形天
【參考文獻】：
期刊論文
[1]硼氮摻雜石墨烯導(dǎo)電性及電荷分布的研究[J]. 楊忠志,戰(zhàn)立堂. 商丘師范學(xué)院學(xué)報. 2013(09)
[2]太赫茲科學(xué)與技術(shù)[J]. 牧凱軍,張振偉,張存林. 中國電子科學(xué)研究院學(xué)報. 2009(03)
[3]石墨烯與太赫茲科學(xué)[J]. 韓鵬昱,劉偉,謝亞紅,張希成. 物理. 2009(06)
[4]太赫茲波科學(xué)與技術(shù)[J]. 周澤魁,張同軍,張光新. 自動化儀表. 2006(03)
博士論文
[1]ALD淀積高k柵介質(zhì)材料與器件特性研究[D]. 匡潛瑋.西安電子科技大學(xué) 2013
碩士論文
[1]場效應(yīng)晶體管中對太赫茲信號響應(yīng)的研究[D]. 王代鵬.電子科技大學(xué) 2018
本文編號：3365571
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