石墨烯因其優(yōu)異的電學(xué)性能和材料性能被廣泛應(yīng)用于氣體傳感器中。通過構(gòu)建石墨烯異質(zhì)結(jié)來改善石墨烯氣敏性能已經(jīng)被證明是一種有效的方法。最新的實驗研究表明石墨烯-鎳(G/Ni)接觸結(jié)構(gòu)對氨氣的檢測效果明顯優(yōu)于純石墨烯,而導(dǎo)致這種結(jié)果的原因在于石墨烯與金屬鎳形成了較強的化學(xué)鍵從而影響了石墨烯對氨氣的吸附。但是大多數(shù)金屬與石墨烯接觸只能形成物理接觸結(jié)構(gòu)。這些物理接觸結(jié)構(gòu)對石墨烯的氣體吸附是否有影響以及如何產(chǎn)生影響,當(dāng)前并沒有答案。因此,基于石墨烯-金屬(G/M)接觸結(jié)構(gòu)對石墨烯氣體吸附行為的影響是一個值得深入探討和研究的問題。本論文針對上述提到的問題,選擇與石墨烯發(fā)生物理接觸的金屬構(gòu)建G/M接觸結(jié)構(gòu)氣體傳感器來探究其氣敏特性。首先通過理論推導(dǎo)構(gòu)建石墨烯吸附氣體與G/M接觸結(jié)構(gòu)電阻率變化這兩者之間的函數(shù)關(guān)系,然后設(shè)計并制備基于G/M接觸結(jié)構(gòu)的氣體傳感器,最后對其氣敏特性進(jìn)行研究。通過理論計算和對相應(yīng)器件的實際測試,分別得出了理想和實際情況下的石墨烯-金屬接觸結(jié)構(gòu)的氣體吸附特性和氣敏特性,為石墨烯氣體傳感器的發(fā)展提供了的理論支撐。具體研究內(nèi)容和工作如下:1、G/M接觸結(jié)構(gòu)氣體吸附特性的理論計算。選擇A...

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1狄拉克點附近的能帶結(jié)構(gòu)和費米面隨摻雜移動示意圖

第1章緒論21.1.2石墨烯的電子能帶結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的電子能帶結(jié)構(gòu)往往決定著半導(dǎo)體的大多數(shù)性質(zhì)。例如石墨烯的電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)與石墨烯的電子能帶結(jié)構(gòu)就有著非常大的聯(lián)系。正如之前提到的，石墨烯內(nèi)部的碳原子排列非常規(guī)律，導(dǎo)致石墨烯中的電子所受到的外界影響就非常小，同時這種碳原子的排布結(jié)構(gòu)....

圖2-2不同G/M接觸結(jié)構(gòu)的電阻率(ρC)與石墨烯的費米能級變化量(△EF)變化之間的關(guān)系曲線

第2章基于石墨烯-金屬接觸結(jié)構(gòu)的氣體傳感器理論計算和分析6場的情況下石墨烯相對于狄拉克點的費米能級變化量。表2-1不同金屬的功函數(shù)、石墨烯與金屬的接觸平衡距離、費米能級差[30-33]金屬Wm()eV()eVFmE)(eqd(eV)FEPt6.139.743.300.33Au5.....

圖2-3石墨烯的費米能級變化量與石墨烯載流子濃度變化量之間的關(guān)系

第2章基于石墨烯-金屬接觸結(jié)構(gòu)的氣體傳感器理論計算和分析8之間的關(guān)系曲線。兩種曲線之間的聯(lián)系就在于石墨烯的費米能級是否在吸附不同類型氣體時出現(xiàn)了摻雜類型的反轉(zhuǎn)。若未出現(xiàn)，則石墨烯的費米能級變化量單調(diào)增加或減少；若出現(xiàn)，則石墨烯的費米能級變化量呈現(xiàn)反轉(zhuǎn)趨勢。圖2-3石墨烯的費米能級....

圖2-4五種石墨烯-金屬接觸結(jié)構(gòu)吸附N型和P型氣體時石墨烯載流子濃度變化量與接觸電阻率之間的關(guān)系

第2章基于石墨烯-金屬接觸結(jié)構(gòu)的氣體傳感器理論計算和分析9烯載流子濃度(△n)變化量之間的關(guān)系。利用上述公式(2.5)，我們可以計算出不同G/M接觸結(jié)構(gòu)在吸附不同類型氣體時的接觸電阻率變化。不同的石墨烯-金屬接觸結(jié)構(gòu)吸附不同類型氣體時，石墨烯中載流子濃度變化量與接觸電阻率之間的關(guān)....

本文編號：3945315