基于β-Ga2O3与石墨烯构成的新型日盲紫外光电探测器的研究

摘要

日盲紫外光是一种波长介于200nm和280nm之间的电磁辐射，日盲紫外探测器不需使用冷却装置，环境适应性较好，在导弹预警、紫外成像、紫外保密通信等领域应用广泛。虽然日盲紫外探测器具有一系列的优势，但是目前的日盲紫外探测器也面临的一些较为普遍的问题:如宽禁带半导体与金属接触性能较差;常见的金属电极使得光信号的有效接收率下降，容易导致器件性能参数较低;基于半导体微纳结构的材料制备条件不好精确控制，制备的器件容易受环境因素影响，使得探测器件稳定性以及重复性较差。
　　为了改善器件面临的以上问题，通过在高质量的n型β-Ga2O3单晶片未抛光面蒸镀一层Cr/Au电极，另一面转移石墨烯，在这项研究中，制备的MLG-Ga2O3结型器件具有较好的整流特性，并且对254nm日盲紫外光具有很高的响应，器件的光电测试结果表明该器件具有很好的稳定性和重复性。计算出器件的响应度和探测率分别高达39.3A/W和5.92×1013Jones，器件性能参数远远优于大多数基于Ga2O3纳米结构的器件。此外，进一步的光谱响应分析表明，该器件对波长小于254nm的紫外光高度敏感，但对波长大于280nm的光信号几乎没有明显的响应，这种光谱选择性与器件的工作机理高度吻合。一系列结果表明，基于该结构的MLG-Ga2O3结型器件将在未来的光电系统中具有很好的应用前景。

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摘要

第一章 绪 论

1．1 引言

1．1．2 日盲紫外光的探测

1．2．1 Ga2O3基本结构及其薄膜制备方法

1．2．2 Ga2O3的应用前景

1．3 日盲紫外光电探测器的简介

1．3．1 日盲紫外光电探测器的工作原理

1．3．2 日盲紫外光电探测器的结构类型

1．4 日盲紫外光探测器的应用

1．4．1 日盲紫外光探测器的军事应用

1．4．2 日盲紫外光探测器的民事应用

1．5 日盲紫外光探测器的国内外研究现状

1．6 本课题研究背景、意义和目的

第二章 高质量多层石墨烯的制备以及相关表征

2．1 引言

2．2 石墨烯的常见制备方法简介

2．3 实验所用药品及设备简介

2．3．1 实验所用药品

2．3．2 实验所用设备

2．4 石墨烯的制备及转移

2．4．1 石墨烯的制备方法

2．4．2 石墨烯湿法转移基本方法

2．4．3 石墨烯的转移方法研究以及改善

2．5 石墨烯和β-Ga2O3的表征

2．5．1 石墨烯的SEM分析

2．5．2 石墨烯的AFM分析

2．5．3 石墨烯和β-Ga2O3单晶片的拉曼分析

2．6 本章小结

第三章 石墨烯/β-Ga2O3新型日盲紫外光探测器的制备及其光电性能分析

3．1 引言

3．2 石墨烯/β-Ga2O3构成的日盲紫外探测器件的制备

3．3 器件的光电性能探究

3．3．1 器件的光电参数的测试及分析

3．3．2 器件的光谱选择性能研究及机理总结

3．4 本章小结

第四章 全文总结及展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况