石墨烯是2004年由英國科學(xué)家首先通過膠帶機(jī)械剝離法制得。自那以后,石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電率、導(dǎo)熱率、機(jī)械強(qiáng)度、透光性,使得石墨烯被譽(yù)為“神奇的材料”。石墨烯的高比表面積,原子層級的二維特性使其在傳感器領(lǐng)域得到了空前的重視,從傳統(tǒng)的觸覺傳感器,位置傳感器到超導(dǎo)探測器,粒子探測器,從化學(xué)傳感器到各種生物大分子,在可以預(yù)見的未來我們相信基于石墨烯的傳感應(yīng)用將有更進(jìn)一步的發(fā)展。本文基于浙江大學(xué)微納加工平臺,在實(shí)驗(yàn)室超凈間里完成了石墨烯/硅肖特基結(jié)器件的制備工藝,并研究了在不同濕度條件下,石墨烯/硅肖特基結(jié)電學(xué)特性的變化；制備了一個具有多種工作模式的低功耗濕度傳感器,并基于石墨烯/硅肖特基結(jié)構(gòu),首次創(chuàng)造性地將氧化石墨烯旋涂到石墨烯/硅結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了Gr-X/Gr/Si三層異質(zhì)結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用解決方案,論證了氧化石墨烯在濕度傳感領(lǐng)域的應(yīng)用前景。具體的研究內(nèi)容和成果如下：1、獲得了成熟穩(wěn)定的石墨烯/硅肖特基結(jié)器件的制備工藝。依托浙江大學(xué)微納加工平臺,在超凈間實(shí)驗(yàn)室里成功地研制出了石墨烯/硅肖特基器件。2、研究了石墨烯/硅肖特基器件在不同濕度條件下的i-v與c-v的交直流特性,并提出了相關(guān)理論。制備出了具有多... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１實(shí)驗(yàn)上獲得的單層石墨巧顯微鏡圍［ｉｉ??２

??１?ｉ?Ｗ??１－＾??圖１．１實(shí)驗(yàn)上獲得的單層石墨巧顯微鏡圍［ｉｉ??通過后續(xù)的理論與實(shí)驗(yàn)研究，人們發(fā)現(xiàn)，石墨踩之間的蹟原子通過ｓｐ２雜化并與相??鄰的王個碳原子＾乂〇鍵棲連，剩余的一個Ｐ電子軌道垂直于石墨靖平面，與周圍碳原??子的Ｐ電子執(zhí)道交疊形成六元離域大ｎ鍵。這些７１電子在平面巧可Ｗ自由移動，使得石??墨巧具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。石墨巧的厚度約為化３３５?ｎｍ，碳－碳鍵長約為化１４２??ｎｍ。對碳家族納米材料做更進(jìn)一步的對比研究發(fā)現(xiàn)，石墨婿是形成不同維數(shù)碳材料巧??基本單元。如圖１．２所示，石墨席通過卷曲可Ｗ巧成零維的富勒婿和一維的碳納米管，??還可Ｗ通過誰疊構(gòu)成蘭維的石墨可見研究二維石墨煤對研究碳納米材料的重要性。??２??

ＩＶ．化學(xué)氧化還原法??化學(xué)氧化還原法制備石墨稀包括氧化石墨痛的制備與氧化石墨的婿還原兩步Ｐ０－Ｗ，??如圖１．６所示。第一步氧化石墨斌的制備ＰＷ：采用高儘酸巧、氯酸鐘等強(qiáng)氧化劑與硫??酸、硝酸等強(qiáng)酸作為氧化劑對石墨進(jìn)行氧化插層，再輔ＬＸ超聲等手段將其分散為單層??氧化石墨婿狀態(tài)；第二步氧化有墨婿的還原［ｗ：采用還原劑ｔｗｌ或者光口熱［３３］等手段??去除氧化石墨稀表面的含氧基團(tuán)，從而恢復(fù)石墨踩本身的片層結(jié)構(gòu)，能夠使得其原子??結(jié)構(gòu)和物理性能得到一定程度的改善與恢復(fù)，從而得到還原氧化石墨饋。采用該方法??制備的石墨爍在電子遷移率尊物理特性上與機(jī)械剝離法制得的石墨踩仍有一定的差距，??但此方法能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模低成本制備石墨婿，并且特定的表面官能團(tuán)的存在能夠?yàn)檫�??原氧化石墨賄在某些特定傳感場合提供優(yōu)勢，因此該方法仍然是一種非常有應(yīng)用前景??的大規(guī)模制備石墨稀的方法。??．?。?Ｃｈｅｍｋ：ａＨｙ??ｇｒａｐｈｉｔｅ?９巧卵蜘?＠?〇ｘ＊＾?ｄｅｉｉｗｄ?ｇｒａｐｈ＾ｎ＃??圖１．６化學(xué)氧化還原法制備還原氧化石墨嫌的步驟與化學(xué)反應(yīng)圖口Ｇ］??６??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]A Review on Graphene-Based Gas/Vapor Sensors with Unique Properties and Potential Applications[J]. Tao Wang,Da Huang,Zhi Yang,Shusheng Xu,Guili He,Xiaolin Li,Nantao Hu,Guilin Yin,Dannong He,Liying Zhang.  Nano-Micro Letters. 2016(02)
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博士論文
[1]小分子在二氧化鈦和石墨烯表面吸附與反應(yīng)的第一性原理研究[D]. 苗萌.浙江大學(xué) 2014
[2]氧化石墨烯的濕敏特性及其在微納濕度傳感器上的應(yīng)用[D]. 姚堯.西南交通大學(xué) 2013
[3]碳納米管薄膜氣敏元件的制備及敏感性研究[D]. 劉力濤.清華大學(xué) 2010

碩士論文
[1]石墨烯的制備、表征及在傳感器中的應(yīng)用研究[D]. 黃曼.華中科技大學(xué) 2013



本文編號：3616069