【摘 要】
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石墨烯是一种由碳原子紧密堆积排列的二维单层材料。石墨烯具有优异的光、电、力等特性,被认为是在未来具有颠覆性的材料。单层到数层石墨烯的原子尺度厚度和其可调的能带结构使其对电介质环境高度敏感,因此可被开发成为多种传感器功能材料。对于石墨烯/热释电材料复合结构来说,由于热释电材料表面会受到热场影响产生较高的极化电场,其可以有效地对石墨烯的载流子输运性能产生影响,因此该结构对于探究新型热释电传感器具有十分
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石墨烯是一种由碳原子紧密堆积排列的二维单层材料。石墨烯具有优异的光、电、力等特性,被认为是在未来具有颠覆性的材料。单层到数层石墨烯的原子尺度厚度和其可调的能带结构使其对电介质环境高度敏感,因此可被开发成为多种传感器功能材料。对于石墨烯/热释电材料复合结构来说,由于热释电材料表面会受到热场影响产生较高的极化电场,其可以有效地对石墨烯的载流子输运性能产生影响,因此该结构对于探究新型热释电传感器具有十分重要的研究价值。本论文通过将石墨烯与超薄钽酸锂相结合,制备并研究了石墨烯/钽酸锂场效应晶体管（GLFET）。具体研究内容如下:（1）制备了背栅型石墨烯场效应晶体管（GFET）,并研究了器件的电学传输特性。采用氧等离子体处理基底,改善SiO2衬底的亲水性,优化石墨烯的湿法转移工艺,并制备出GFET器件。制备的背栅型GFET展现出优异的电学特性,其转移特性曲线呈双极性,狄拉克电压为5V,空穴载流子迁移率μp=1863 cm2.（V.s）-1,电子载流子迁移率 μn=1371 cm2·（V·s）-1。（2）在硅基背栅GFET的基础上探究GLFET的制备工艺。探究了钽酸锂晶体表面,正性、负性光刻胶对金属剥离（lift-off）的影响,采用负性光刻胶曝光工艺,利用其倒梯形结构,优化了剥离工艺,获得了与石墨烯有良好欧姆接触的金属电极。探究了采用原子层沉积（ALD）技术在石墨烯表面制备Al2O3工艺,最终得到具有A12O3隔离层的GLFET热释电探测器。（3）研究了 GLFET的温度电阻特性。采用ALD技术在石墨烯表面生长Al2O3隔离层将石墨烯沟道的空穴迁移率从754 cm2·（V·s）-1提升至1630 cm2·（V·s）-1,狄拉克电压左移45 V。分析了器件的温度响应特性,当温度升至61.2℃,电阻达到最大值7900Ω;当温度介于30℃至61.2℃之间,其电阻温度系数TCR约为3.2%℃-1;当温度介于61.2℃至66℃之间,其电阻温度系数TCR约为-3.94%℃-1。
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