【摘要】：石墨烯是一種由碳原子以sp~2雜化形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)的二維晶體材料。自2004年,康斯坦丁·諾沃肖洛夫(K.S.Novoselov)和安德烈·海姆(A.K.Geim)發(fā)現(xiàn)石墨烯并制備出第一個石墨烯場效應(yīng)晶體管以來,由于其獨特的物理性質(zhì)如雙極性電場效應(yīng)、高載流子遷移率(200,000 cm~2/V·s)、反常量子霍爾效應(yīng)(QHE)和載流子相對質(zhì)量為零等而引起了廣泛的關(guān)注。但是,本征單層石墨烯是帶隙為零的半金屬材料,這種零帶隙可以通過以下方法打開,如外加電場、分子在表面的吸附、晶格摻雜、量子限域效應(yīng)等都會導(dǎo)致石墨烯的費米能級在狄拉克點上下移動,從而使石墨烯中的主要載流子變?yōu)槎嚯娮踊蚨嗫昭?進而實現(xiàn)對石墨烯能帶的調(diào)制。本文分別研究了三聚氰胺摻雜雙層石墨烯和氯摻雜石墨烯量子點的制備、性質(zhì)及其在光電探測器的應(yīng)用。用原子力顯微鏡(AFM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡能譜儀(EDS)、X射線衍射分析儀(XRD)、X射線光電子能譜分析(XPS)、紫外-可見-紅外(UV-Vis-NIR)吸收光譜、熒光光譜(PL-PLE)、拉曼(Raman)光譜、Keithley 2400以及場效應(yīng)測試系統(tǒng)對制備的摻雜石墨烯基材料與器件進行了表征測試與分析研究。研究內(nèi)容及主要結(jié)果如下:1.以液體石蠟和三氯甲烷混合溶液分別作為碳源和氯源,用共燃制備技術(shù)(T-X-J method)制備出平均粒徑在3.5 nm的氯摻雜石墨烯量子點,摻雜和合成一步完成,并通過改變?nèi)燃淄榈牧空{(diào)控摻雜濃度;然后與化學(xué)合成的氧化鋅量子點復(fù)合作為光敏層制備了Cl-GQDs垂直結(jié)構(gòu)(ITO/PEDOT:PSS/Cl-GQDs:ZnO QDs)光電探測器,測試分析表明,器件對365 nm-650 nm的光展現(xiàn)出良好的響應(yīng),在2V偏壓下探測器對650 nm的光響應(yīng)率和探測率分別達到了15.13 A/W和1.3×10~(13)Jones,且氯摻雜后的石墨烯量子與未摻雜石墨烯量子點相比,光電性能有所提高。2.用CVD方法制備了結(jié)晶性良好的單層、雙層石墨烯。研究了單層、雙層石墨烯的可控性生長條件,并對雙層石墨烯表面三聚氰胺摻雜后對其光電性能進一步研究分,且制備了三聚氰胺摻雜雙層石墨烯場效應(yīng)晶體管(FET)紫外探測器,對其光電學(xué)性能測試表明,傳統(tǒng)方法制備的石墨烯由于表面殘留PMMA而表現(xiàn)出強p型導(dǎo)電性能,三聚氰胺分子表面摻雜后可以調(diào)制到弱p型,器件對365 nm紫外光響應(yīng)率達到96 A/W,探測率為10~(12) Jones,這為石墨烯n型摻雜指明了方向,同時為構(gòu)建石墨烯p-n結(jié)光電探測器奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN15
【圖文】：

（a）石墨烯結(jié)構(gòu)；（b）石墨烯布里淵區(qū)；（c）石墨烯能帶結(jié)構(gòu)

石墨烯量子點的結(jié)構(gòu)描述[22]

自上而下和自下而上方法合成石墨烯量子點的示意圖

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 張蕓秋;梁勇明;周建新;;石墨烯摻雜的研究進展[J];化學(xué)學(xué)報;2014年03期

2 吳娟霞;徐華;張錦;;拉曼光譜在石墨烯結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用[J];化學(xué)學(xué)報;2014年03期

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本文編號：2787747