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《河北科技大学》 2018年
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基于二维材料的太赫兹探测器研究

仝文浩  
【摘要】:太赫兹波具有瞬态性、宽带性、穿透性和低能性等独特的优势,使其在地质勘查、宽带通信、环境监测、国家安全等方面具有广阔的应用前景。作为应用技术关键之一的太赫兹探测器也得到了快速发展,针对传统的氧化钒太赫兹探测器存在响应时间慢的问题,本课题拟利用具有高电子迁移率的石墨烯材料来进行改善。研究进展主要包括以下四部分:1)设计并制备了太阳能电池、陶瓷材料、半导体块材和金属块体等样品,成功利用太赫兹全息成像仪开展了太赫兹技术在各个领域的应用研究,同时也证实了该仪器的稳定性,为后期测试太赫兹探测器奠定了测试基础。2)采用湿法转移技术,成功将化学气相沉积法生长的铜基石墨烯转移至硅衬底,得到了大面积的石墨烯。利用拉曼进行表征,发现了石墨烯的特征峰G峰和2D峰,同时缺陷峰D峰(1350cm-1左右)较小,表明转移的石墨烯具有良好的质量。3)采用半导体器件工艺,成功地制备出石墨烯场效应晶体管型器件,并通过光电测试平台对该器件进行表征。通过分析I-V输出特性曲线,可以得出该器件的电极部分与石墨烯材料接触良好,并可以通过曲线计算出石墨烯的电阻;通过分析I-Vg转移特性曲线,可以得出该石墨烯并不是本征石墨烯,这主要是由于在石墨烯的转移及其光刻成器件过程中,不可避免地引入了水蒸气、氧气等气体小分子,造成了石墨烯的P型掺杂,然而这并不影响将此石墨烯器件继续制备为太赫兹探测器。4)采用溅射法及其光刻技术,成功地在石墨烯器件上制备出氧化钒薄膜,形成了氧化钒-石墨烯太赫兹探测器。通过X射线衍射仪对氧化钒薄膜进行表征,测试结果表明在28的位置处找到了氧化钒的衍射峰;通过探索氧化钒薄膜与石墨烯器件的组合方式,确定了氧化钒薄膜在石墨烯中心区域上方位置处,避免了石墨烯转移到氧化钒时对其质量造成的影响;通过利用太赫兹全息成像仪作为太赫兹源对该器件进行测试,虽然该器件的性能有待提高,但是从工艺上已经证实了该方案的可行性。
【学位授予单位】:河北科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O441

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