低維碳納米材料,如零維的富勒烯、一維的碳納米管、二維的石墨烯等,因其特殊的能帶結構和優(yōu)異的電學和光電性能,一直備受研究者的青睞。特別是2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)后,重新掀起了碳納米材料的研究熱潮。單一材料在面向應用時,常受限于其“短板效應”,比如石墨烯具有超高遷移率,但其零帶隙限制了它在邏輯電路中的應用。近年來,低維范德瓦爾斯異質結的提出,可以有效的“取長補短”,將兩種材料的性能優(yōu)勢進行耦合,研究兩種材料的界面物性,成為構建新型功能器件的新途徑。在本文中,作者以低維碳納米材料為基礎,構筑了低維全碳復合薄膜或異質結構,系統(tǒng)地研究了材料界面的靜態(tài)和動態(tài)載流子動力學,成功構筑了高性能光電探測器,并對其物理機制進行了深入分析。按照研究材料,論文可以分為兩大部分,第一部分主要是基于OD C60FET和0D C60/2D graphene全碳復合薄膜的紫外光電探測研究。石墨烯零帶隙結構使它能夠實現(xiàn)寬譜吸收,特別是在馬鞍點處具有光子吸收極值,使石墨烯成為了紫外探測器的優(yōu)選材料。但受限于石墨烯單原子層吸收和超快的載流子弛豫過程,基于純石墨烯的光電器件其響應度較低。C60在紫外波段具有超強光吸收,且具有類似石...

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．丨碳的同素異形體

碳材料是目前唯?＊種涵蓋零維（ｚｅｒｏ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ，０Ｄ）、一維（ｏｎｅ??ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ，ＩＤ）、二維（ｔｗｏ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ，２Ｄ）和三維（ｔｈｒｅｅ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ，３Ｄ）??的元素，見圖１．１。碳原子之間可以通過不同的雜化方式（ｓｐ、ｓ....

圖１．２石墨烯的吸光率［４２］??石墨烯還具有優(yōu)異的熱學性能

由于石墨烯是一種低噪聲的電學材料，不僅可以用于化學傳感，也可用于在??外電場、磁場或者應力狀態(tài)下的局部探測器。石墨烯具有優(yōu)異的光學性能，理論??和實驗結果表明，單層石墨烯可吸收２．３％的可見光，即透過率為９７．７％，圖１．２??所示，從單層石墨烯、雙層和多層石墨烯可見光投射率依次....

圖１．３?（ａ）固相機械剝離法制備的單層石墨烯（ｂ）液相剝離法制備石墨烯［４５］??

種可大批量獲得石墨烯的制備方法。和固相機械剝離不同，液相剝離是指將石墨??在有機溶劑中分散，在石墨層間插入官能團，削弱其范德華力，進行超聲剝離分??散，獲得石墨烯，其制備原理如圖１．５ｂ所示［４４］。Ｄａｉ等人首次報道了利用硫酸??和硝酸對膨脹石墨進行化學插層［４５］，重組再超聲....

圖１．５?（ａ）和（ｂ）?Ｐｔ接觸的碳納米管ＦＥＴ結構和示意圖（ｃ）器件在不同柵壓下的輸出曲線??Ｐｔ、Ａｕ等貴金屬雖然穩(wěn)定，但其功函數(shù)較大，在與碳納米管接觸時會形成??

肖特基勢壘，嚴重影響碳納米管的電學性能。２００３年，Ｄａｉ課題組利用金屬鈀??（Ｐｄ）作為接觸電極，Ｐｄ與碳管具有良好的浸潤性，因此形成了非常好的歐姆??接觸，實現(xiàn)了碳納米管Ｐ型的彈道運輸（如圖１．６所示），大幅度提高了器件的??電學性能［３］。理論上，碳納米管具有對稱的ｎ型和ｐ....

本文編號：4056735