【摘 要】
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针对石墨烯基范德瓦尔斯异质结的新奇物性及其在半导体器件领域的应用需求,本论文在改进石墨烯转移工艺的基础上,进行了六边形单晶石墨烯的可控制备及形貌调控,继而研究了二硫化钼（MoS2）/石墨烯异质结的制备及光响应,主要研究成果为:在利用化学气相沉积法生长石墨烯时,探索生长参数对制备的影响,向铜盒子中放入钼片以限制盒内碳浓度,成功制备出近百微米高质量六边形单晶石墨烯（hexagonal single-c
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针对石墨烯基范德瓦尔斯异质结的新奇物性及其在半导体器件领域的应用需求,本论文在改进石墨烯转移工艺的基础上,进行了六边形单晶石墨烯的可控制备及形貌调控,继而研究了二硫化钼（MoS2）/石墨烯异质结的制备及光响应,主要研究成果为:在利用化学气相沉积法生长石墨烯时,探索生长参数对制备的影响,向铜盒子中放入钼片以限制盒内碳浓度,成功制备出近百微米高质量六边形单晶石墨烯（hexagonal single-crystal graphene,HSCG）。在低压高温条件下,甲烷被裂解成碳原子,铜盒子内部的碳原子参与两个过程:一部分是与高溶碳量的金属钼反应,另一部分沉积在铜箔表面形成石墨烯。探究生长温度、退火时间、气体流量三个关键生长参数对生长单晶石墨烯的影响,制备出枝晶状、六角形、六边形三种形貌的石墨烯,确定单晶石墨烯的生长参数,该研究为生长HSCG提供一种新思路。利用自行设计的真空气相外延系统制备MoS2/石墨烯异质结,并对该异质结进行表征测试及光响应研究。发现MoS2在石墨烯上生长遵循严格的外延生长机制,可以用来标记石墨烯的晶界（grainboundaries,GBs）。石墨烯的G峰和2D峰在单层MoS2生长后显示出蓝移现象。注意到,在石墨烯表面生长的MoS2的光致发光猝灭非常明显,且MoS2/石墨烯GBs位置的光致发光峰向长波长移动。在没有偏压的情况下,成功捕获MoS2/单晶石墨烯异质结构中的光电流信号,该光响应归因于MoS2的高光吸收以及石墨烯的高载流子迁移率。通过直接制备MoS2/石墨烯异质结同时实现了对石墨烯GBs的标定以及光响应器件的制备,这些发现为基于二维材料异质结构的光电器件开发提供了 一种新方法。
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