發(fā)布時(shí)間：2017-05-09 22:06

  本文關(guān)鍵詞：石墨烯光電探測(cè)器件的制備及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自2004年,英國(guó)科學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖羅夫采用微機(jī)械剝離法首次從高定向熱解石墨中剝離出單層石墨烯以來(lái),因其優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性能,立即在材料科學(xué)、半導(dǎo)體電子器件等領(lǐng)域掀起了極大的研究熱情。石墨烯具有超高的載流子遷移率以及優(yōu)異的機(jī)械性能和導(dǎo)熱性能,單層石墨烯的透光率高達(dá)97.7%,能夠?qū)梢?jiàn)光到太赫茲波段的光譜范圍進(jìn)行吸收。故石墨烯材料在非制冷、寬光譜、高響應(yīng)度以及超快光電探測(cè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。因此,文章對(duì)石墨烯場(chǎng)效應(yīng)結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器件的制備及性能進(jìn)行了研究。論文采用化學(xué)氣相沉積法在銅箔上獲得了單層的高質(zhì)量石墨烯薄膜,并使用過(guò)硫酸銨將石墨烯無(wú)損轉(zhuǎn)移到SiO_2/Si襯底上用于器件制備。通過(guò)掃描電子顯微鏡、拉曼光譜以及四探針等對(duì)石墨烯薄膜的形貌、厚度和方阻等進(jìn)行了表征。其次,對(duì)器件制備的關(guān)鍵工藝進(jìn)行了深入研究,完成了石墨烯光電探測(cè)器件的制備。優(yōu)化研究了石墨烯圖形化、光刻膠選擇、金屬電極的蒸鍍與剝離以及退火等工藝。再次,應(yīng)用Keithley 4200-SCS型半導(dǎo)體性能測(cè)試設(shè)備和635nm的激光光源對(duì)石墨烯光電探測(cè)器件的光電性能進(jìn)行了測(cè)試分析,獲得了常規(guī)雙極型曲線,并對(duì)影響石墨烯電學(xué)特性的因素,如二氧化硅襯底材料、薄膜材料表面摻雜情況以及金屬/石墨烯的接觸等進(jìn)行了分析。同時(shí),也對(duì)石墨烯的光學(xué)性質(zhì)、光電流產(chǎn)生方式以及光學(xué)性能進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析與研究。此外,對(duì)石墨烯/硅基肖特基結(jié)光電探測(cè)器件的制備及性能進(jìn)行了研究,主要介紹了石墨烯/硅基異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器件的制備、器件的工作原理以及器件的性能,得到了器件在有無(wú)光照下的I-V曲線和器件在有無(wú)光照情況下明暗電流的比值,以及器件在低溫下的電流變化情況。文章為石墨烯光電探測(cè)器件的進(jìn)一步研究提供了可靠的工藝參考,為后續(xù)研究高性能、多樣化的光電器件奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 光電探測(cè)器件 化學(xué)氣相沉積 關(guān)鍵工藝 場(chǎng)效應(yīng)結(jié)構(gòu) 肖特基結(jié) 光電性能
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN15
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 引言10-26
• 1.1 石墨烯光電探測(cè)器的概述11-21
• 1.1.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)11
• 1.1.2 石墨烯的形態(tài)結(jié)構(gòu)11-12
• 1.1.3 石墨烯的性能簡(jiǎn)介12-15
• 1.1.4 石墨烯的制備方法15-17
• 1.1.5 石墨烯光電探測(cè)器的概述17-18
• 1.1.6 石墨烯光電探測(cè)器的器件結(jié)構(gòu)18-20
• 1.1.7 石墨烯光電探測(cè)器的工作原理20-21
• 1.2 石墨烯光電探測(cè)器的應(yīng)用前景與研究現(xiàn)狀21-22
• 1.2.1 石墨烯光電探測(cè)器的應(yīng)用前景21
• 1.2.2 石墨烯光電探測(cè)器的研究現(xiàn)狀21-22
• 1.3 光電探測(cè)器的噪聲和品質(zhì)因數(shù)22-23
• 1.3.1 光電探測(cè)器件的噪聲22-23
• 1.3.2 光電探測(cè)器件的品質(zhì)因數(shù)23
• 1.4 本論文研究目標(biāo)與內(nèi)容23-26
• 1.4.1 論文研究目標(biāo)23
• 1.4.2 論文研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排23-26
• 2 石墨烯薄膜的CVD法制備與結(jié)構(gòu)表征26-40
• 2.1 實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備與材料26-27
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備26
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)所需材料26-27
• 2.2 石墨烯薄膜的制備及轉(zhuǎn)移27-31
• 2.2.1 石墨烯薄膜的CVD生長(zhǎng)工藝研究27-29
• 2.2.2 石墨烯的轉(zhuǎn)移29-31
• 2.3 石墨烯薄膜的表征31-39
• 2.3.1 光學(xué)顯微鏡分析32
• 2.3.2 原子力顯微表征32-33
• 2.3.3 掃描電子顯微鏡表征33-35
• 2.3.4 拉曼光譜表征35-36
• 2.3.5 方阻表征36-38
• 2.3.6 透過(guò)率表征38-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 3 石墨烯場(chǎng)效應(yīng)結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器件制備的工藝研究40-50
• 3.1 光刻工藝及正膠的選擇40-42
• 3.2 石墨烯薄膜的圖形化工藝42-43
• 3.3 石墨烯與金屬的接觸工藝研究43
• 3.4 金屬蒸發(fā)剝離工藝研究43-45
• 3.5 退火對(duì)器件性能的影響45
• 3.6 石墨烯場(chǎng)效應(yīng)結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器的制備45-48
• 3.7 本章小結(jié)48-50
• 4 石墨烯場(chǎng)效應(yīng)結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器件的電學(xué)與光學(xué)特性研究50-62
• 4.1 硅基石墨烯場(chǎng)效應(yīng)結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器的制備與工作原理50-51
• 4.2 測(cè)試設(shè)備和測(cè)試條件51-52
• 4.3 石墨烯場(chǎng)效應(yīng)結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器件的電學(xué)性能研究52-58
• 4.3.1 石墨烯的電阻特性52-53
• 4.3.2 雙極型轉(zhuǎn)移特性曲線53-56
• 4.3.3 雙極型電學(xué)特性的機(jī)理分析56-58
• 4.4 石墨烯場(chǎng)效應(yīng)結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器件的光學(xué)特性研究58-61
• 4.4.1 石墨烯的光學(xué)性質(zhì)58-59
• 4.4.2 石墨烯中光電流的產(chǎn)生方式59
• 4.4.3 器件的電學(xué)特性測(cè)試59-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 5 石墨烯/硅異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器件的制備及性能研究62-68
• 5.1 異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器件的制備與所需測(cè)試設(shè)備62-64
• 5.1.1 所需測(cè)試設(shè)備62
• 5.1.2 石墨烯/硅基異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器件的制備62-64
• 5.2 石墨烯/硅異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器件結(jié)構(gòu)64
• 5.3 石墨烯/硅異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器件的工作原理64-65
• 5.4 石墨烯/硅異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器件的性能測(cè)試65-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 6 總結(jié)與展望68-71
• 6.1 論文工作總結(jié)68-69
• 6.2 論文研究工作主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)69
• 6.3 未來(lái)研究工作的展望69-71
• 致謝71-73
• 參考文獻(xiàn)73-79
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果79-80

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