石墨烯因其優(yōu)異的電學性能和材料性能被廣泛應用于氣體傳感器中。通過構(gòu)建石墨烯異質(zhì)結(jié)來改善石墨烯氣敏性能已經(jīng)被證明是一種有效的方法。最新的實驗研究表明石墨烯-鎳(G/Ni)接觸結(jié)構(gòu)對氨氣的檢測效果明顯優(yōu)于純石墨烯,而導致這種結(jié)果的原因在于石墨烯與金屬鎳形成了較強的化學鍵從而影響了石墨烯對氨氣的吸附。但是大多數(shù)金屬與石墨烯接觸只能形成物理接觸結(jié)構(gòu)。這些物理接觸結(jié)構(gòu)對石墨烯的氣體吸附是否有影響以及如何產(chǎn)生影響,當前并沒有答案。因此,基于石墨烯-金屬(G/M)接觸結(jié)構(gòu)對石墨烯氣體吸附行為的影響是一個值得深入探討和研究的問題。本論文針對上述提到的問題,選擇與石墨烯發(fā)生物理接觸的金屬構(gòu)建G/M接觸結(jié)構(gòu)氣體傳感器來探究其氣敏特性。首先通過理論推導構(gòu)建石墨烯吸附氣體與G/M接觸結(jié)構(gòu)電阻率變化這兩者之間的函數(shù)關系,然后設計并制備基于G/M接觸結(jié)構(gòu)的氣體傳感器,最后對其氣敏特性進行研究。通過理論計算和對相應器件的實際測試,分別得出了理想和實際情況下的石墨烯-金屬接觸結(jié)構(gòu)的氣體吸附特性和氣敏特性,為石墨烯氣體傳感器的發(fā)展提供了的理論支撐。具體研究內(nèi)容和工作如下:1、G/M接觸結(jié)構(gòu)氣體吸附特性的理論計算。選擇A...

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1狄拉克點附近的能帶結(jié)構(gòu)和費米面隨摻雜移動示意圖

第1章緒論21.1.2石墨烯的電子能帶結(jié)構(gòu)半導體的電子能帶結(jié)構(gòu)往往決定著半導體的大多數(shù)性質(zhì)。例如石墨烯的電學性質(zhì)和光學性質(zhì)與石墨烯的電子能帶結(jié)構(gòu)就有著非常大的聯(lián)系。正如之前提到的，石墨烯內(nèi)部的碳原子排列非常規(guī)律，導致石墨烯中的電子所受到的外界影響就非常小，同時這種碳原子的排布結(jié)構(gòu)....

圖2-2不同G/M接觸結(jié)構(gòu)的電阻率(ρC)與石墨烯的費米能級變化量(△EF)變化之間的關系曲線

第2章基于石墨烯-金屬接觸結(jié)構(gòu)的氣體傳感器理論計算和分析6場的情況下石墨烯相對于狄拉克點的費米能級變化量。表2-1不同金屬的功函數(shù)、石墨烯與金屬的接觸平衡距離、費米能級差[30-33]金屬Wm()eV()eVFmE)(eqd(eV)FEPt6.139.743.300.33Au5.....

圖2-3石墨烯的費米能級變化量與石墨烯載流子濃度變化量之間的關系

第2章基于石墨烯-金屬接觸結(jié)構(gòu)的氣體傳感器理論計算和分析8之間的關系曲線。兩種曲線之間的聯(lián)系就在于石墨烯的費米能級是否在吸附不同類型氣體時出現(xiàn)了摻雜類型的反轉(zhuǎn)。若未出現(xiàn)，則石墨烯的費米能級變化量單調(diào)增加或減少；若出現(xiàn)，則石墨烯的費米能級變化量呈現(xiàn)反轉(zhuǎn)趨勢。圖2-3石墨烯的費米能級....

圖2-4五種石墨烯-金屬接觸結(jié)構(gòu)吸附N型和P型氣體時石墨烯載流子濃度變化量與接觸電阻率之間的關系

第2章基于石墨烯-金屬接觸結(jié)構(gòu)的氣體傳感器理論計算和分析9烯載流子濃度(△n)變化量之間的關系。利用上述公式(2.5)，我們可以計算出不同G/M接觸結(jié)構(gòu)在吸附不同類型氣體時的接觸電阻率變化。不同的石墨烯-金屬接觸結(jié)構(gòu)吸附不同類型氣體時，石墨烯中載流子濃度變化量與接觸電阻率之間的關....

本文編號：3945315