基于氢化物气相外延法氮化镓在石墨烯上的生长机理研究与表征

摘要

石墨烯自2004年发现以来，受到越来越多的关注和研究。氮化镓作为第三代半导体的代表材料，以其优异的电光学特性得到广泛的应用。本论文主要研究石墨烯的生长以及利用氢化物气相外延方法(Hydride Vapor Phase Epitaxy, HVPE)在石墨烯衬底上氮化镓薄膜的进一步生长。论文采用电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱等手段表征了石墨烯和氮化镓薄膜的形貌以及氮化镓材料中的位错，采用优化的参数得到了低缺陷密度（108cm-2数量级）的氮化镓薄膜。论文主要分为如下几个章节进行讨论：
　　第一章：介绍了课题的背景，回顾和总结了石墨烯的发现以及石墨烯的基本结构性质和制备方法，简单介绍了氮化镓的晶体结构以及生长方法和位错类型，并介绍了目前石墨烯上生长氮化镓薄膜的进展。由此确定了本论文的工作安排。
　　第二章：介绍了用于表征石墨烯和石墨烯上生长氮化镓的主要技术手段方法以及仪器，包括：光学显微镜（Optical Microscope, OM），扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM），透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM），拉曼光谱（Raman Spectrum, RS），原子力显微镜（Atom Force Microscope, AFM）以及X射线衍射（X-ray Diffraction, XRD）。
　　第三章：利用 CVD方法生长石墨烯，并且进一步利用 HVPE在石墨烯上生长氮化镓，介绍了几种不同的转移石墨烯的方法。利用分析测试手段对石墨烯和氮化镓进行了分析表征，表征了氮化镓的表面形貌以及晶体质量，CL和 XRD的结果都显示位错密度在108数量级。同时，利用拉曼光谱线扫在样品横截面探测石墨烯的特征信号，证明了石墨烯的存在。
　　第四章：研究了氮化镓中位错的类型与分布，与衬底中位错进行了对比分析。讨论了石墨烯对其上氮化镓的生长行为的影响，并分析了石墨烯对于氮化镓材料中应力的影响。

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2石墨烯

1.3氮化镓

1.4石墨烯/氮化镓异质结的应用前景

1.5课题研究现状

1.6论文的工作安排

第二章石墨烯以及氮化镓的结构表征技术

2.1光学显微镜

2.2电子显微镜

2.3拉曼光谱

2.4原子力显微镜

2.5 X射线衍射

第三章 石墨烯以及石墨烯上氮化镓的生长与分析

3.1引言

3.2实验方法和样品制备

3.3结果和讨论

3.4小结

第四章 石墨烯/氮化镓薄膜的TEM分析及拉曼光谱对应力的研究

4.1引言

4.2实验方法和样品制备

4.3结果和讨论

4.4小结

第五章 总结与展望

5.1实验结果与结论

5.2今后工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢