自石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來,基于石墨烯的研究引起了科學(xué)界和工業(yè)界的關(guān)注。由于具備強(qiáng)透光性、高遷移率、寬頻譜吸收等優(yōu)點,石墨烯在光伏器件、光電探測器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。石墨烯的導(dǎo)帶和價帶相交于狄拉克點,帶隙為零,由于狄拉克點附近電子態(tài)密度很低;石墨烯費(fèi)米能級極易受到外部注入載流子的調(diào)控。本文針對石墨烯費(fèi)米能級可調(diào),寬頻譜吸收等特點,設(shè)計了新型石墨烯/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光電器件:率先用多種量子點寬波段的光摻雜提升石墨烯/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光伏器件功率轉(zhuǎn)換效率;率先實現(xiàn)石墨烯/砷化鎵異質(zhì)結(jié)器件在近紅外傳感(980 nm)領(lǐng)域的應(yīng)用,并且通過稀土離子的熒光上轉(zhuǎn)換提高探測器的光電響應(yīng);設(shè)計、實現(xiàn)光摻雜和表面等離子體共振協(xié)同增強(qiáng)的新型石墨烯/砷化鎵異質(zhì)結(jié)光電探測器。本論文的主要工作如下:(1)完成石墨烯/砷化鎵異質(zhì)結(jié)光伏器件。改變電極退火條件,降低砷化鎵與金電極的接觸電阻;優(yōu)化砷化鎵表面鈍化工藝減少表面懸掛鍵,降低載流子在表面的復(fù)合幾率;器件的功率轉(zhuǎn)換效率達(dá)到8.57%,其中短路電流密度、開路電壓、填充因子分別為17.80mA/cm2、0.67V、71.80%。設(shè)計ZnO、InP量子點共同光摻雜增強(qiáng)的石墨烯/砷化鎵異...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 石墨烯光電物理特性簡介
    1.2 石墨烯在光電器件領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.2.1 光伏器件
        1.2.2 光電探測器
        1.2.3 發(fā)光二極管
    1.3 石墨烯光電器件的工作原理
        1.3.1 石墨烯/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光伏器件工作原理
        1.3.2 石墨烯光電探測器工作原理
    1.4 新型石墨烯光電器件
        1.4.1 量子點光摻雜
        1.4.2 表面等離子體共振
        1.4.3 波導(dǎo)增強(qiáng)光吸收
        1.4.4 光學(xué)諧振腔增強(qiáng)光吸收
        1.4.5 石墨烯/二維材料異質(zhì)結(jié)器件
        1.4.6 其他新型石墨烯光電器件
    1.5 本文的研究內(nèi)容
2 實驗設(shè)計及方案
    2.1 實驗材料的制備
        2.1.1 石墨烯的制備
        2.1.2 上轉(zhuǎn)換納米顆粒的制備
        2.1.3 金納米顆粒的制備
    2.2 器件加工
        2.2.1 砷化鎵清洗
        2.2.2 石墨烯轉(zhuǎn)移
        2.2.3 電極加工
    2.3 表征測試方法
    2.4 本章小結(jié)
3 多量子點/石墨烯/半導(dǎo)體異質(zhì)光伏器件研究
    3.1 研究背景
    3.2 石墨烯/砷化鎵異質(zhì)結(jié)光伏器件
        3.2.1 器件設(shè)計
        3.2.2 器件光電性能表征
    3.3 量子點/石墨烯/砷化鎵異質(zhì)光伏器件
        3.3.1 量子點光學(xué)特性簡述
        3.3.2 量子點表征
        3.3.3 器件光電性能表征
        3.3.4 器件穩(wěn)定性測試
    3.4 本章小結(jié)
4 石墨烯/砷化鎵異質(zhì)光電探測器研究
    4.1 研究背景
    4.2 石墨烯/砷化鎵異質(zhì)結(jié)光電探測器
        4.2.1 器件設(shè)計
        4.2.2 器件光電性能表征
    4.3 上轉(zhuǎn)換納米顆粒增強(qiáng)石墨烯/砷化鎵紅外探測器
        4.3.1 上轉(zhuǎn)換發(fā)光現(xiàn)象簡述
        4.3.2 上轉(zhuǎn)換納米顆粒表征
        4.3.3 器件光電性能表征
        4.3.4 器件穩(wěn)定性表征
    4.4 硅量子點、金納米顆粒/石墨烯/砷化鎵光電探測器
        4.4.1 金納米顆粒表面等離子體共振簡介
        4.4.2 器件光電性能表征
    4.5 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介
攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果



本文編號：3782422