【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电子
,具体涉及一种调控和表征石墨烯带隙的方法及装置。
技术介绍
石墨烯是一种新型二维平面结构碳材料,自发现以来,其独特的分子结构和优异的物理性能引起了学者和产业界的广泛关注。石墨烯具有高载流子迁移率、强导热能力、零质量狄拉克-费米子行为、异常霍尔效应等一系列物理特性,在纳米光电子器件方面存在巨大的应用潜力。然而纯石墨烯是一种零带隙的半导体,故在保持石墨烯高迁移率的前提下,将石墨烯广泛应用于半导体领域,打开其带隙,使其变成具有一定带隙大小的半导体显得尤为重要。目前,调控石墨烯带隙的方法主要有光刻法、边缘修饰、掺杂、引入外加电压、氢化石墨烯、在不同基体上外延生长石墨烯等方法,其中化学掺杂是改变石墨烯半导体导电性质最常用的方法。光刻法利用石墨烯带隙和样品宽度之间的函数关系调控带隙,但是,受光刻技术的制约,要刻蚀得到更大宽度的石墨烯非常困难;边缘修饰法通过在石墨烯边缘带引入不同边缘化学终端物来改变石墨烯的金属特性,这种方法针对的是石墨烯带;化学掺杂引入的吸收心,在没有杂质原子取代碳原子的情形下实现了费米能级的调控。吸收心与石墨烯之间的电荷转移可以在很大程度上调控费米能级。通过在石墨烯中引入吸收心产生电荷转移对费米能级的影响比在石墨烯两端加电压和增加其传导率对费米能级的影响大几个数量级。石墨烯拉曼光谱的D峰、G峰和2D峰在不破坏石墨烯的前提下表征了石墨烯的结构和掺杂。D峰位于1355 ...
【技术保护点】
一种调控和表征石墨烯带隙的方法,其特征在于,对石墨烯进行溴蒸气或碘蒸气掺杂,石墨烯吸附溴蒸气或碘蒸气表面产生吸收心,吸收心与石墨烯之间将发生电荷转移,吸收心与石墨烯之间的电荷转移影响石墨烯的费米能级,通过控制掺杂溴蒸气或碘蒸气的体积调控石墨烯的费米能级;石墨烯拉曼光谱G峰位置表征了吸收心与石墨烯之间电荷迁移的程度,G峰峰值位置的移动和带隙成线性关系,在线监测石墨烯掺杂前和掺杂后的石墨烯拉曼光谱G峰频移,实现石墨烯带隙的表征,其步骤如下:步骤一:将石墨烯样本放置在密封玻璃空腔中,打开He‑Ne激光,通过分光镜和透镜使He‑Ne激光聚焦到石墨烯样品的表面;步骤二:利用光谱仪在线测量石墨烯样品掺杂前的拉曼光谱,并将测得的数据传给计算机控制系统,计算机控制系统进行记录;步骤三:对放置在密封玻璃空腔中的石墨烯样品进行溴蒸气或碘蒸气的掺杂,并放置一段时间;步骤四:光谱仪在线测量掺杂后石墨烯的拉曼光谱,并将测得的数据传给计算机控制系统,计算机控制系统进行记录;步骤五:计算机控制系统根据光谱仪测量的掺杂前后石墨烯拉曼光谱G峰峰值计算石墨烯拉曼光谱G峰峰值位置频移,根据石墨烯拉曼光谱G峰峰值位置频移和带 ...
【技术特征摘要】
1.一种调控和表征石墨烯带隙的方法,其特征在于,对石墨烯进行溴蒸气或碘蒸气掺
杂,石墨烯吸附溴蒸气或碘蒸气表面产生吸收心,吸收心与石墨烯之间将发生电荷转移,吸
收心与石墨烯之间的电荷转移影响石墨烯的费米能级,通过控制掺杂溴蒸气或碘蒸气的体
积调控石墨烯的费米能级;石墨烯拉曼光谱G峰位置表征了吸收心与石墨烯之间电荷迁移
的程度,G峰峰值位置的移动和带隙成线性关系,在线监测石墨烯掺杂前和掺杂后的石墨烯
拉曼光谱G峰频移,实现石墨烯带隙的表征,其步骤如下:
步骤一:将石墨烯样本放置在密封玻璃空腔中,打开He-Ne激光,通过分光镜和透镜使
He-Ne激光聚焦到石墨烯样品的表面;
步骤二:利用光谱仪在线测量石墨烯样品掺杂前的拉曼光谱,并将测得的数据传给计
算机控制系统,计算机控制系统进行记录;
步骤三:对放置在密封玻璃空腔中的石墨烯样品进行溴蒸气或碘蒸气的掺杂,并放置
一段时间;
步骤四:光谱仪在线测量掺杂后石墨烯的拉曼光谱,并将测得的数据传给计算机控制
系统,计算机控制系统进行记录;
步骤五:计算机控制系统根据光谱仪测量的掺杂前后石墨烯拉曼光谱G峰峰值计算石
墨烯拉曼光谱G峰峰值位置频移,根据石墨烯拉曼光谱G峰峰值位置频移和带隙的函
数关系计算石墨烯带隙EF,并显示在计算机控制系统上;其中,为掺杂前后石墨烯拉曼光谱G峰峰值的位置频移,cm-1eV-1是耦合系数42的单位。
2.根据权利要求1所述的调控和表征石墨烯带隙的方法,其特征在于,所述石墨烯样品
进行溴蒸气或碘蒸气的掺杂后放置的时间是8-12分钟。
3.一种调控和表征石墨烯带隙的装置,其特征在于,包括He-Ne激光器(1)、第一全反镜
(2)、第二全反镜(3)、第一分光镜(4)、第二分光镜(5)、透镜(6)、石墨烯样品(7)、第三全反
镜(8)、滤光片(9)、光谱仪(10)、CCD(11)、同步控制器(12)、计算机控制系统(13)和路由器
(14),所述He-Ne激光器(1)的光路上设有第一全反镜(2),第一全反镜(2)的反射光路上设
有第二全反镜(3),第二全反镜(3)的反射光路上设有第一分光镜(4),第一分光镜(4)的分
光光路上分别设有CCD(11)和第二分光镜(5),第二分光镜(5)的分光光路上分别设有透镜
(6)和第三全反镜(8),透镜(6)与石墨烯样品(7)相连接,CCD(11)与路由器(14)相连接,路
由器(14)与计算机控制系统(13)相连接;所述第二分光镜(5)与第三全反镜(8)相连接,第
三全反镜(8)的反射光路上设有滤光片(9)和光谱仪(10),光谱仪(10)与路由器(14)、同步
控制器(12)相连接;所述同步控制器(12)分别与CCD(11)、He-Ne激光器(1)、石墨...
【专利技术属性】
技术研发人员:张秋慧,陈朝阳,武兴会,李小魁,黄全振,
申请(专利权)人:河南工程学院,
类型:发明
国别省市:河南;41
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