石墨烯复合紫外探测器制备及性能(2)

菜单

3.3透射电镜分析.18

3.4荧光光谱分析.19

3.5U.V.曲线分析...21

3.6光电器件I-V曲线....22

3.7光电器件的紫外光响应度.23

结论...25

致谢...26

参考文献...28
1.引言许多我们日常生活中不可或缺的技术的核心就是将光信号转变为电信号，应用光电转换的技术有视频成像技术，光通信技术，生物医学成像技术，安保技术，夜视技术，大气探测技术和动态感知技术等。随着高性能的材料和整合技术的发展，这些技术现在已经具有一定的成熟度。虽然光电技术应用范围越发广泛与多样，但是对有着更高响应速度，效率并且柔软，透明的光电探测平台的需求愈发迫切。石墨烯作为一种在光子材料和光电子材料领域中一种引人注目的材料，它具有许多其他材料无法比拟的性能，一系列基于石墨烯的光电器件的原型已经被发展出来，比如透明电极，光伏模块，光调制器，电浆元器件和超快激光器等。但是在这些器件中，由于石墨烯材料的独特性能，光电探测器得到了研究人员极大的重视与发展。下面简要介绍一下石墨烯的历史，性能与其生产工艺。
1.1 石墨烯概述石墨烯具有导电性能极佳的特点，其本身具有极高的导电率与近乎于零的带隙，这就可以使其在其他材料无法达到的宽能量光谱的范围内吸收光产生载流子。而其导电率又极易受表面的静电凸起的影响，因而它作为极好的杂化材料在光电领域有极佳的应用潜力。
1.1.1 石墨烯发展历程碳作为地球上有机物的主要组成元素，具有储量极大，来源广泛.并且制备简单的特点。在自然界众多形式的碳中，石墨和金刚石是中最为常见的两种，其中的石墨与石墨烯有很大关系。石墨烯可以视为石墨由厚到薄至极限的情况，如其中有三类最常见的石墨堆叠方式:Bernal（AB 型堆叠)，平行四边形(ABC 型堆叠)和蜂窝形(AA 型堆叠)。其中，在自然界中 80%的石墨都是以Bernal 的方式堆叠的，因为这种堆叠方式能量最低。临近原子层之间晶格的夹角为 60°，层与层之间是强度不高的范德华力连接的，这意着层间作用力弱。这是石墨烯机械剥离法和石墨粉可做润滑剂的前提。正是因为有着这样的堆叠方式，所以用胶带可以剥离单层石墨片从石墨块体上。碳第一次以薄石墨层的形式出现是在上个世纪七十年代晚期，因为是沉积在过渡金属上，所以没有相关电性质的报道[1]。第一次在绝缘体基底上分离出薄石墨片是在上个世纪九十年末，由Ruoff 等人[2]从SiO2基底上机械剥离出石墨片。在20世纪80 年代，纳米技术飞速发展。与此同时，纳米碳材料开始走上舞台。1985年，理查德·斯莫利（Richard E.Smalley），罗伯特·柯尔（Robert F. Curl）和哈罗德· 克罗托（Harold Kroto）发现了 C60。 C60与随后发现的C70 和C86等共同构成了一类零维碳材料-富勒烯[3]。这三位英美科学家也因此获得1996年的诺贝尔化学奖。碳纳米管 [4]，是在1991年被饭岛澄男发现的一维碳材料并因此于2008 年获得了卡弗里纳米科学奖。石墨烯[5]，是2004 年由安德烈·盖姆（Aadren Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Kanstantin Novoselv）发现的二维碳材料。盖姆等人在高定向热解石墨表面上用胶带反复剥离获得石墨烯并检测了石墨烯的电性质，其结果在science 上发表[6]。这两位“石墨烯之父”因他们的发现获得2010 年的诺贝尔物理学奖。1.1.2石墨烯的性能与结构石墨烯作为一种单层碳原子紧密堆积成蜂窝状晶格结构的二维材料，具有极佳的力学，电学与热力学性能，并且在实际应用中展现了自己的优势[7-10]。石墨烯的晶格结构为复式六角晶格，其每个原胞中有两个碳原子，其碳原子的轨道为π 轨道。且碳原子与碳原子之间是sp2轨道杂化形成的σ 键相连[11]。