论文部分内容阅读
石墨烯(Graphene)是一种新型二维材料,原子级厚度、优异的性能和广泛的应用使得石墨烯被认为是未来纳米光电器件最有前途的候选材料。成功的合成与转移大面积石墨烯是实现石墨烯光电器件应用的基础。然而,石墨烯在实际应用过程中遇到了很多的技术难题,这不仅体现在大规模石墨烯的完整合成与完整转移上,还体现在提高基于石墨烯光电器件的性能上。基于这些技术难题,作者展开了对大面积石墨烯的合成与转移的探索和对基于石墨烯光电器件的研究。取得成果主要如下：1.系统地研究了大面积石墨烯的合成与转移,摸索出在铜基底合成石墨烯的合成条件,给出了石墨烯生长过程的示意曲线图,并对铜基底石墨烯的合成机理给出了阐述。同时也摸索了石墨烯的干法转移和湿法转移两种方法,对两种方法都进行了改善,达到了比较理想的要求,并对刻蚀液选择给出了具体的实验结论。2.利用CVD法生长的大面积石墨烯与传统半导体材料砷化镓相结合,并通过钝化工艺,制备出了自驱动高速近红外探测器。采用AlOx进行钝化制备BLG/AlOx/GaAs肖特基结,对BLG/AlOx/GaAs肖特基结进行了结构表征和光电性能表征；通过电学分析发现利用AlOx钝化的近红外光电探测器的在零偏压下对波长为850nm的近红外光的灵敏度比没有钝化的更高,钝化后的探测器的暗电流变小的同时,响应度也增加,同时也可以得到AlOx钝化后的近红外光电探测器的探测率(2.88×1011cmHz1/2W-1比未钝化的近红外探测器(7.3×109cmHz1/2W-1)要高出很多；更进一步对器件进行分析可以得到AlOx钝化的近红外光电探测器可以在超宽带的转换频率下工作,并且器件的响应速度也超快(Tr=320ns,τf=380ns)。3.利用CVD生长的大面积石墨烯与CdSe纳米带相结合,并通过表面等离子体共振增强效应,制备出了转化效率高的太阳能电池。采用双层石墨烯n型CdSe纳米带肖特基结制备太阳能电池,能量转化效率为0.4%,通过在CdSe纳米带上修饰金颗粒,大大提高了太阳能电池的光伏性能,能量转化效率提高到4.35%。通过吸收光谱得到修饰金颗粒后的CdSe纳米带对光的吸收变强促进转化效率的提高；通过对BLG/n-CdSe纳米带肖特基结的能带的分析,得出了该纳米太阳能电池的形成原理。