石墨烯_ZnO纳米棒_AlN异质结的制备及光电性能研究

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1、硕士学位论文石墨烯/ZnO纳米棒/AlN异质结的制备及光电性能研究RESEARCHONPREPARATIONANDOPTOELECTRICALPERFORMANCEOFGRAPHENE/ZnONANORODS/AlNHETEROJUNCTIONS高一宁哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号:TM23学校代码：10213国际图书分类号:31.密级：公开工学硕士学位论文石墨烯/ZnO纳米棒/AlN异质结的制备及光电性能研究硕士研究生：高一宁导师：王金忠教授申请学位：工学硕士学科：材料科学与工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月23日授予学位单位：哈尔滨工业大学Classif

2、iedIndex:TM23U.D.C.:31.DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringRESEARCHONPREPARATIONANDOPTOELECTRICALPERFORMANCEOFGRAPHENE/ZnONANORODS/AlNHETEROJUNCTIONSCandidate：GaoYiningSupervisor：Prof.WangJinzhongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceandEngineeringSchoolofMat

3、erialsScienceandAffiliation：EngineeringDateofDefence：July,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要目前，不同技术上重要的波长可通过具有适当带隙的单独光敏半导体来检测。例如，GaN，硅和InGaAs通常分别用于紫外，可见和近红外区域的检测，而中红外光子的检测通常依赖于小带隙半导体化合物，例如HgCdTe，PbS或PbSe，并且在远红外区域利用热感测技术进行检测。与这些材料相反，石墨烯由于其无间隙的带结构而成为用于超宽带光电

4、探测器的有前景的光电子材料。本文利用射频磁控溅射和化学溶液法分别制备了氮化铝薄膜和一维的氧化锌纳米棒结构，并设计出基于石墨烯、一维氧化锌纳米棒、氮化铝薄膜的多层宽光谱光电探测器。不仅降低了器件制备难度，而且在器件性能上也有所提高。具体研究了不同衬底，尤其是以石墨烯为基底的衬底，对氧化锌纳米棒的生长的影响；石墨烯辅助AlN薄膜生长过程中制备工艺对AlN材料性能的影响，并制备了石墨烯/ZnO纳米棒/石墨烯/AlN/石墨烯纳米异质结研究了其性能，本论文的主要工作如下：通过在不同衬底上利用化学溶液法生长ZnO纳米棒，结果表明在石墨烯上生长的ZnO纳米棒取向性、结晶度、光学性能都是最好的，直径约为50

5、nm，长1.6μm，使用水浴生长的方法生长出在石墨烯上均匀的ZnO纳米结构没有沿着石墨烯的台阶边缘特定的选择生长。利用AlN靶材通过RF磁控溅射在石墨烯上沉积氮化铝薄膜，分别探究氮氩比、溅射压强和退火温度对AlN薄膜的影响。首先探究氮氩比的影响，结果表明当氮氩比为15:25时，AlN晶体质量最好；进一步本实验研究溅射压强的影响，结果表明在压强为1Pa时，氮化铝结晶性能最好，表明致密均匀，平均粗糙度为1.5nm；继而本实验研究了退火温度的影响，结果表明当退火温度为600℃的时候，AlN薄膜晶粒尺寸为25nm，薄膜较为平整，平均粗糙度为2.87nm；。制备石墨烯/ZnO纳米棒/石墨烯/AlN/石

6、墨烯异质结并对其分析，结果表明制备出的异质结具有明显宽光谱响应特性，在10V偏压下在206nm，270nm，364nm处均有明显的响应峰值，分别对应为0.02A/W、0.015A/W、0.013A/W，且在可见光和近红外区也有的响应特性，实现宽光谱探测器的功能。关键词：石墨烯；氧化锌纳米棒；氮化铝薄膜；异质结；光电性能-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractCurrently,differenttechnicallyimportantwavelengthscanbedetectedbyasinglephotosensitivesemiconductorwithasuitableb

7、andgap.Forexample,GaN,silicon,andInGaAsarecommonlyusedfordetectionintheultraviolet,visible,andnear-infraredregions,respectively,whiledetectionofmid-infraredphotonsisgenerallydependentonsmallbandgapsemicondu