石墨烯/量子点界面调控及光电特性研究

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石墨烯(Graphene)被公布以来,凭借独特的结构和优秀的性能在光学、电学等科研方向成为被研究的热点。在光电探测领域,石墨烯凭借着高载流子迁移率、宽光谱吸收能力、高光电响应度使其引起了广泛关注,但是石墨烯偏弱光吸收率、光生载流子过快复合等原因也阻碍了石墨烯在光电探测领域的发展。为解决上述问题,研究院不断探索新的办法,例如改变光电探测器器件结构,或者引入新的半导体材料,针对此类问题,本文首先确定了广光电探测器件的结构为基于石墨烯半导体量子点结构,然后利用硫化铅作为吸光层材料,使硫化铅与石墨烯进行复合。并深入探究,提出了引入量子缺陷进行界面调控。本文引入的量子缺陷为金颗粒以及氧化锌量子点薄膜。并分别进行了硫化铅量子点薄膜的电化学沉积以及相关光电探测器件的制备。主要工作内容如下:(1)石墨烯的施法转移以及基础器件制备本文介绍了作为实验基础的石墨烯基底制备流程,同时详细描述了实验过程中涉及到的实验设备。并选择合适方法制备石墨烯薄膜。探索并制备湿法转移石墨烯薄膜的细节与流程,借助PMMA实现了石墨烯的无损湿法有效转移。并详细介绍了改进的微纳米加工技术,设计了电极制备-条带化制备-反条带化及刻蚀为主要三步的工艺流程,实现了以石墨烯作为光电转换沟道的光电器件的制备与探究。(2)PbS/石墨烯复合材料以及光电器件的制备及研究选择电化学沉积方法,在石墨烯薄膜上沉积PbS量子点薄膜。通过微纳米加工技术制备PbS/石墨烯复合材料的光电探测器。并引入Au颗粒改善硫化铅薄膜的沉积效果。利用相关表征测试技术验证沉积现象随沉积条件变化产生的改变以及进行光电性能方面的探究。(3)PbS/ZnO/石墨烯复合材料以及光电探测器的制备及性能研究利用ZnO材料,有效改善石墨烯薄膜的疏水性。并且利用电化学沉积的方法,基于有ZnO量子点的石墨烯基底进行了PbS量子点的电化学沉积。制备复合材料的光电探测器件,进行表征与性能研究。
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