磁控石墨烯量子点光电特性研究

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近年来随着石墨烯技术的应用与发展,其稳定的物理化学特性、高导电率等优异特性,使石墨烯成为国内外学者课题研究的重点。石墨烯碎片是物理化学特性研究的关键,零维的量子点又具有独特的量子局限效应和边缘效应,使得石墨烯量子点在光电领域受到众多学者的广泛关注。在石墨烯量子点光电特性的研究中,法拉第旋光效应和电导率是两个重要的参数,具有重要的研究价值。
  石墨烯量子点法拉第效应的热门研究主要是关于回旋频率、电导率的研究,但旋光角、费尔德常数对法拉第效应也起着关键的作用。因此,本文利用光电探测器的消光法,研究了静电场下石墨烯量子点的旋光角和费尔德常数分别与磁场强度、入射光波长、温度和浓度的变化关系。实验结果表明:(1)石墨烯量子点的旋光角和费尔德常数都会随着波长的增加而减小,温度的升高而增大;(2)石墨烯量子点的旋光角会随着磁场强度的增强而增大,浓度的增大而减小;(3)石墨烯量子点费尔德常数的大小随磁场强度和浓度的变化不明显,基本保持稳定。(4)计算出在不同的条件下石墨烯量子点的费尔德常数总是大于零,得出石墨烯量子点属于右旋物质。
  石墨烯量子点的有效电导率在实际生活中有着广泛的应用,但是关于石墨烯量子点复合材料的有效电导率研究较少,通常在探究其理化性质的同时往往涉及其导电机理。此外,在对石墨烯量子点溶液电导率进行研究时还缺乏相应的理论模型和实验数据。本文根据椭球粒子的复合材料导电理论,建立了石墨烯量子点溶液有效电导率模型。结合实验结果并比较H-S模型,渗流模型,有效介质理论(EMT)模型和普适性模型(GEM)四种理论模型,最终确定了GEM模型为预测不同体积分数的石墨烯量子点溶液的有效电导率最优模型,并得到了相应的渗流阈值和临界指数。同时,研究了温度、频率和磁场强度对石墨烯量子点溶液有效电导率的影响,分析了不同影响因素下的变化趋势。即(1)当频率增加至1MHz时,石墨烯量子点有效电导率会急剧增加,而磁场强度的变化对石墨烯量子点的有效电导率影响不大;(2)当石墨烯量子点溶液的浓度较低时,有效电导率随温度的变化不明显;(3)当浓度较大时,升高温度,电导率会明显的增大。该研究进一步的完善石墨烯量子点有效电导率的模型的优化与设计。
  
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