本文關鍵詞：石墨烯硅基光電二極管的研究

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【摘要】：石墨烯是由單層碳原子密堆成二維蜂窩狀晶格結構的一種新型碳材料。石墨烯因為其特殊的原子結構,相比現(xiàn)有的大部分金屬和半導體材料,具有極高的載流子遷移率、超高的電子運動速度,良好的透光率,優(yōu)秀的力學性質以及很好的導熱性等優(yōu)點,自從其被發(fā)現(xiàn)一來受到科研工作者廣泛的關注。本論文研究石墨烯/硅光電二極管的微納加工工藝,優(yōu)化結構改進石墨烯／硅光電二極管響應度以及光電轉換效率。主要的研究結果如下：(1)研究了石墨烯/硅光電二極管的制作工藝和性能分析。用拉曼,AFM和SEM等方法表征石墨烯質量和Gr/Si器件結構。分析了器件的Ⅰ-V特性,抽取出二極管的重要參數(shù),討論光強和偏壓對器件電流密度和響應度的影響。測試器件的光電轉換效率,響應速度,研究其影響因素。研究器件的光電增益,計算大偏壓下的倍增因子。(2)研究了硅量子點／石墨烯／硅(SiQDs/Gr/Si)異質結的制備與性能分析。首先,研究了硅量子點薄膜的旋涂工藝和器件的制備工藝。然后測試了硅量子點／石墨烯／硅異質結的響應度,量子效率,響應速度以及噪聲特性。最后分析了硅量子點在增大響應度的過程中的機理。我們認為硅量子點的作用有三點：1.硅量子點本身具有能量下轉換作用,能夠在紫外波段提高器件的響應度；2.硅量子點薄膜具有光學減反作用,增強整個波段的響應；3.硅量子點跟石墨烯之間發(fā)生了電荷轉移,使得石墨烯／硅之間有更大的勢壘高度,增強了器件對光生載流子的分離效率和加快電荷輸運。
【關鍵詞】：石墨烯 肖特基結 光電二極管 硅量子點
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN31
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-25
• 1.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)11
• 1.2 石墨烯的結構和性質11-15
• 1.3 石墨烯的制備方法15-18
• 1.3.1 微機械剝離法15-16
• 1.3.2 化學氣相沉積(CVD)法16-17
• 1.3.3 氧化還原法17
• 1.3.4 其他方法17-18
• 1.4 國內外研究現(xiàn)狀18-23
• 1.4.1 化學摻雜石墨烯太陽能電池19-20
• 1.4.2 回路循環(huán)增益石墨烯光電探測器20-21
• 1.4.3 等離子體增強的石墨烯光電探測器21-23
• 1.4.4 共振腔增強的石墨烯光探測器23
• 1.5 本文的創(chuàng)新點和主要內容23-25
• 2 石墨烯硅光電二極管的研究25-47
• 2.1 Gr/Si光電二極管的工作原理25-27
• 2.2 Gr/Si光電二極管的制備過程27-32
• 2.2.1 實驗材料27
• 2.2.2 制備儀器設備27-30
• 2.2.3 工藝流程30-32
• 2.3 材料和器件表征32-35
• 2.4 石墨烯硅光電二極管的性能和分析35-45
• 2.4.1 Gr/Si肖特基結參數(shù)35-37
• 2.4.2 光強、偏壓對Gr/Si電流密度和響應度的影響37-38
• 2.4.3 Gr/Si的光電轉換效率38-40
• 2.4.4 Gr/Si的響應速度40-42
• 2.4.5 Gr/Si的光電增益42-45
• 2.5 本章小結45-47
• 3 硅量子點/石墨烯/硅異質結的研究47-70
• 3.1 引言47
• 3.2 SiQDs/Gr/Si異質結的制備和表征47-54
• 3.2.1 SiQDs制備過程47-48
• 3.2.2 SiQDs結構表征和性能48-50
• 3.2.3 SiQDs/Gr/Si制備工藝50-51
• 3.2.4 SiQDs/Gr/Si表征51-54
• 3.3 SiQDS/Gr/Si的性能54-61
• 3.3.1 SiQDs膜厚與響應度的關系54-55
• 3.3.2 器件的光電轉換效率55-57
• 3.3.3 器件的響應速度57-60
• 3.3.4 器件的噪聲和探測度60-61
• 3.4 SiQDs作用機理分析61-68
• 3.5 本章小結68-70
• 4 總結和展望70-73
• 參考文獻73-81
• 攻讀碩士學位期間主要的研究成果81

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本文編號：916438