石墨烯在硅襯底上的低溫生長及其光學特性的研究.pdf

1、碳是自然界中最具魅力的元素。尤其是在近30年的時間里，對碳材料的研究一直是科技創(chuàng)新的前沿領域。其中，石墨烯的發(fā)現和研究進展在近幾年里一直引人注目。石墨烯是一種二維晶體，它是由單層碳原子構成，具有極其特殊的量子效應和電學光學特性。單層的石墨烯厚度僅為0.4nm左右。石墨烯目前被看作是替代硅最完美的材料，在超微型晶體管上的應用前景被廣泛關注，可以用來設計出未來的超計算機，它的處理器運行速度將會比現在的計算機快數百倍。這無疑將大大提高人類的信

2、息傳播和信息處理能力。
　　本研究主要內容包括：⑴石墨烯的低溫生長。在銅箔上初步制備石墨烯，優(yōu)化參數，如CH4流量，生長時間，生長溫度等，初步探究石墨烯的生長工藝。在Si/SiO2基底上鍍Cu，Ni，Cu-Ni合金，分別在不同溫度下生長石墨烯，主要通過Raman表征，SEM表征，比較不同溫度，不同催化劑下石墨烯結晶質量，層狀效果，平整度等，獲得實驗室制備的最優(yōu)參數。同時根據石墨烯在磁場作用下發(fā)生的霍爾效應來測試其載流子遷移率，發(fā)現

3、略低于理論值，考慮是由于產物中的少量缺陷導致的。⑵石墨烯光學特性的軟件仿真。運用Comsol Multiphysics仿真軟件的波動光學模塊對石墨烯材料在光照射下的光學特性進行仿真。單層的石墨烯材料幾乎是透明的，對光的吸收也很小，大概只有2.3％左右。為了提高光吸收效率，我們設計成諧振的結構，把單層石墨烯作為介質層，上下被特殊形狀的金膜覆蓋。我們主要獲取入射光照下，這種特殊結構對光的吸收效果，發(fā)現這種結構可以大大提高材料的光吸收效率。在