傳感器技術(shù)作為人類觀察世界的主要工具,一直以來都是全世界產(chǎn)學(xué)研人員關(guān)注的重點。高性能的圖像傳感器在科研、生活、生產(chǎn)等方方面面都有著舉足輕重的作用�，F(xiàn)存的商用硅基探測器或多或少存在一些問題,如探測信號較弱,探測范圍較窄等。如何提高硅基光電探測器的性能,是目前學(xué)界亟待解決的問題。石墨烯（Graphene）是一種新型二維材料,是目前世界上最薄卻也是最堅硬的納米材料。它有著極高的透明度和熱系數(shù),常溫下電子遷移率超過14000 cm²/V·s。且石墨烯內(nèi)部的光學(xué)躍遷特性,可以將光吸收波段范圍拓展至紅外甚至太赫茲波段。石墨烯具有良好的柔性,可以用簡單的方法覆蓋在其他半導(dǎo)體材料上,構(gòu)成性能優(yōu)異的石墨烯場效應(yīng)晶體管（FET）、石墨烯異質(zhì)結(jié)等等。基于此,本文進行了如下研究:（一）提出了基于單層石墨烯/二氧化硅/硅/多層石墨烯結(jié)構(gòu)的紅外增強電荷耦合器件,分析了該器件的工作原理,解釋了該結(jié)構(gòu)對硅基石墨烯光電探測器的提升作用。（二）設(shè)計并制備了基于單層石墨烯/二氧化硅/硅/多層石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的紅外增強電荷耦合器件,測試了器件的各項參數(shù)。該器件通過使用多層石墨烯與硅材料之間形成的肖特基結(jié),... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

由石墨烯組成的各種碳材料，圖中分別為單層石墨烯、A-B-A堆疊的多層石墨烯、碳納米管以及C60[9]

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論2圖1.1石墨烯的微觀基本結(jié)構(gòu)[6]Fig1.1Microstructureofgraphene[6]圖1.2由石墨烯組成的各種碳材料，圖中分別為單層石墨烯、A-B-A堆疊的多層石墨烯、碳納米管以及C60[9]Fig1.2Severalcarbonmaterialsconsistofgraphene:singlelayergraphene,A-B-Astackingmulti-layergraphene,carbonnanotubeandC60[9]1.1.2石墨烯的特性石墨烯是目前世界上現(xiàn)存最薄，同時也是最堅硬的納米材料之一，它非常得透明，單層石墨烯對可見波段光線的吸收率僅為2.3%[7]，同時由于石墨烯具有零帶隙的能帶結(jié)構(gòu)，

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論4圖1.3石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)[10]Fig1.3Bandstructureofgraphene[10]1.2圖像傳感器簡介圖像傳感器是指將真實世界的光學(xué)影像轉(zhuǎn)換為可處理電學(xué)信號的設(shè)備，我們生活中的各種相機、攝影機、監(jiān)視器等都包含有圖像傳感器。早期的圖像傳感器，如攝像管（videocameratube）等會采用模擬信號，如今的圖像傳感器基本都使用數(shù)字信號。從技術(shù)上分類圖像傳感器有CCD、CID、CMOS、MOS等[14]，現(xiàn)今市面上的圖像傳感器主要是互補式金屬氧化物半導(dǎo)體有源像素傳感器（CMOSActivepixelsensor）和電荷耦合器件（charge-coupleddevice,CCD）。1.2.1電荷耦合器件電荷耦合器件（CCD），是一種集成電路，由許多整齊排列的電容組成，能感應(yīng)光線并轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的模擬信號電流，信號電流再經(jīng)過放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換，就可以實現(xiàn)圖像的獲娶傳輸和處理。經(jīng)由外部電路的控制，每個小電容能將其所帶的電荷轉(zhuǎn)給它相鄰的電容。CCD是由美國貝爾實驗室的兩位科學(xué)家WillardSterlingBoyle和GeorgeElwoodSmith在1969年所發(fā)明的[12]。當(dāng)時的貝爾實驗室正在進行影像通訊和半導(dǎo)體氣泡式存儲器的相關(guān)研究。Boyle和Smith兩位教授將這兩種新技術(shù)結(jié)合起來，發(fā)明了一種設(shè)備，他們將之命名為“電荷氣泡組件”（ChargeBubbleDevice），此即為CCD的原型[15]。兩位教授憑借CCD的發(fā)明獲得了2009年度諾貝爾物理學(xué)獎。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]對硅基光電子技術(shù)發(fā)展的思考[J]. 郝然.  中興通訊技術(shù). 2017(05)
[2]石墨烯能帶結(jié)構(gòu)的緊束縛近似計算[J]. 梁先慶.  廣西物理. 2011(01)
[3]Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體全（多）光譜焦平面探測器新進展[J]. 陳良惠.  紅外與激光工程. 2008(01)
[4]背照式電荷耦合器件的研制[J]. 戴麗英,劉德林,李慧蕊,鐘偉俊,張心建,揚卉.  光電子技術(shù). 2005(03)
[5]硅基紅外探測器的研究進展[J]. 楊紅衛(wèi),吳實.  物理與工程. 2002(03)
[6]36×36個單元電荷注入器件（CID）面陣固體攝像器的研究[J].   半導(dǎo)體情報. 1979(Z1)

博士論文
[1]基于二維/三維材料異質(zhì)結(jié)的新型電荷耦合器件及熱電子晶體管[D]. 郭宏偉.浙江大學(xué) 2018

碩士論文
[1]基于石墨烯—硅體系的柵控二極管和電荷耦合器件[D]. 李煒.浙江大學(xué) 2018



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