二維碳硅體系及其光電器件應用.pdf

1、石墨烯的發(fā)現(xiàn)打開了二維材料物理器件交叉學科研究的大門。石墨烯具有優(yōu)異的電學、光學和力學性質，如高載流子遷移率，2.3％的吸光率等等，吸引了全世界的科研人員開始研究其在電子器件/電子電路/光電器件上的應用。但是，石墨烯零禁帶的特性限制了它在邏輯電路以及光電子器件方面的一些應用。因此，近年來，科學家為了克服石墨烯零禁帶這一缺點，開始探索打開石墨烯帶隙的方法以及制備其他二維原子材料。在這個背景下，本文針對石墨烯零帶隙的缺點，首次從實驗上論證提

2、出了二維硅碳體系:主要包括二維碳化硅和二碳化硅，以及硅摻雜石墨烯;本文針對二維硅碳體系的邏輯電路及光電子器件應用，進行了材料物理器件交叉研究，指出二維硅碳體系在太陽能光伏器件方面的應用前景。本論文的主要工作如下：
　　(1)采用化學氣相沉積法制備了二維碳化硅與二碳化硅，獲得了穩(wěn)定存在的二維二碳化硅，提出了二維硅碳體系的全新概念:硅碳原子六環(huán)結構成鍵的二維原子平面。
　　(2)采用化學氣相沉積法，利用硅烷和甲烷反應合成了單層硅

3、摻雜石墨烯，分析表明硅原子成功進入石墨烯碳六環(huán)原子結構形成替代位摻雜，摻雜含量為3.4at％。
　　(3)基于第一性原理的理論計算，得出硅摻雜含量在3.3at％的硅摻雜石墨烯是直接禁帶半導體，禁帶寬度為0.28eV，功函數(shù)比石墨烯高0.13eV。
　　(4)設計研究了硅摻雜石墨烯/砷化鎵的異質結，其太陽能平均光電轉換效率比原始石墨烯/砷化鎵的異質結太陽能電池的平均光電轉換效率高33.7％。
　　(5)硅摻雜石墨烯可以有