石墨烯基復(fù)合材料光電探測器研究.pdf

1、自從2004年被實驗證實以來，石墨烯由于具有零帶隙和室溫高載流子遷移率等特性，能夠在光電探測中實現(xiàn)寬光譜響應(yīng)和快速響應(yīng)，其應(yīng)用前景引起了研究者的極大興趣。然而石墨烯光吸收能力弱，使得基于石墨烯的光電探測器響應(yīng)度僅能達(dá)到10-2 A/W量級。半導(dǎo)體量子點(diǎn)材料具有優(yōu)越的光吸收能力以及能帶可調(diào)特性，發(fā)展石墨烯和半導(dǎo)體量子點(diǎn)復(fù)合材料，可用于構(gòu)造高性能的光電探測器。
　　本論文首先對石墨烯場效應(yīng)管光電器件制備工藝展開研究，通過改進(jìn)工藝，得到

2、性能良好的石墨烯晶體管器件；另外使用具有高吸光能力的PbS量子點(diǎn)與石墨烯復(fù)合，制備并表征了基于這種復(fù)合材料的光電探測器。本論文主要結(jié)論如下：
　　①改進(jìn)了濕法轉(zhuǎn)移工藝，得到高質(zhì)量的石墨烯。使用氧等離子體去除背面石墨烯，隨后采用刻蝕液（HCl:H2O2:H2O=2:1:40）對銅箔進(jìn)行完全溶解，最后，使用氨水對石墨烯進(jìn)行 n摻雜，以中和前期引入的 p型重?fù)诫s，實現(xiàn)石墨烯的良好轉(zhuǎn)移。
　?、诎l(fā)展了石墨烯光電探測器關(guān)鍵制備工藝。探

3、索了影響光刻膠線條傾斜角高的光刻參數(shù)，實現(xiàn)了金屬電極的良好剝離；在石墨烯圖形化工藝中引入一層PMMA作為中間層，同時優(yōu)化刻蝕參數(shù)，解決了器件溝道石墨烯上碳化光刻膠的殘留問題。
　　③單層石墨烯光電探測器光電性能優(yōu)化。對石墨烯光電探測器件進(jìn)行了光電性能測試分析，證明了石墨烯和電極歐姆接觸行為以及石墨烯的雙極性特性；通過在轉(zhuǎn)移過程中降低PMMA的濃度、退火、甲酰胺以及氨水溶液浸泡等幾種方法降低了石墨烯的 p型摻雜，實現(xiàn)了高載流子遷移率

4、石墨烯的制備并用于探測器實驗驗證。
　?、苁?PbS量子點(diǎn)復(fù)合材料光電探測器的制備及性能研究。使用連續(xù)離子吸附和反應(yīng)的方法，在通過電子束蒸鍍的二氧化鈦薄層上旋涂PbS量子點(diǎn)材料并形成薄膜，實現(xiàn)了復(fù)合材料探測器的良好制備。通過測試分析，證實了復(fù)合材料光電探測器具有高響應(yīng)度和快速響應(yīng)的特點(diǎn)，并分析了其 Photogating效應(yīng)。在635 nm波長光照下，響應(yīng)度達(dá)9.06×107 V/W，響應(yīng)時間（上升沿）為78 ms,下降沿為3