【摘 要】
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石墨烯是单层碳原子以六角形蜂窝状排列的二维材料,因其具有独特的物理化学特性,在各个领域都有潜在应用,具有很大的研究前景。但同时因其不同的制备手段,生长的石墨烯质量同
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石墨烯是单层碳原子以六角形蜂窝状排列的二维材料,因其具有独特的物理化学特性,在各个领域都有潜在应用,具有很大的研究前景。但同时因其不同的制备手段,生长的石墨烯质量同样引起了广大研究学者的担忧。目前常用的生长石墨烯方法为化学气相沉积法（CVD）,成本不高、成膜速率快、质量高以及可大面积生长,依然成为在未来制备石墨烯薄膜的重要发展方向,也是本文研究的石墨烯制备的重要方法。本论文首先研究了常压CVD法在铜箔基底上生长石墨烯的工艺参数,主要包括生长温度、基底纯度、生长气体比例、生长时间及基底的位置对生长石墨烯的影响;优化其生长条件,在生长温度1050℃,Ar和H2混合比300:250,甲烷气流量10 sccm,生长时间10 min时成功地在高纯铜箔基底上生长出透光率最高达到94.61%,方阻最低为455.8Ω/□的石墨烯薄膜。此外,本文探究一种新的石墨烯制备方法,采用磁控溅射在硅基底上沉积500 nm铜-10 nm碳结构,利用铜-碳界面催化作用结合CVD热处理,分析不同温度及保温时间对碳膜的影响,最终控制温度在1000℃,保温时间20 min在硅片上原位生长出大面积不连续的石墨烯薄膜。同时,本文探究石墨烯在太阳能电池中的应用,采用石墨烯湿法转移的方法成功地完成石墨烯/硅肖特基异质结器件制备。并且根据研究分析热电子发射理论,利用无光照下的肖特基I-V,拟合数据分析计算出器件串联电阻Rs约为1 MΩ,理想因子n约为13.7,势垒高度ΦB约为1.18 eV。
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