GaN_ZnO_石墨烯的光电气敏耦合机理研究

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1、密级无.分类号TB383XI’ANTECHNOLOGICALUNIVERSITY硕士学位论文题目:GaN/ZnO/石墨烯的光电气敏耦合机理研究作者：刘宗媛指导教师：于灵敏教授材料加工工程申请学位学科：2018年3月9日ＧａＮ／ＺｎＯ／石墨烯的光电气敏耦合机理研究学科：材料加工工程研究生签字：今舍＾｜ｔ＾指导教师签字—：ｆ摘要构建具有异质结构的光电气敏传感器是光电探测和气敏检测领域的研究热点，它通过异质结调控载流子传输，利用光辐照产生的光电子参与二氧化氮的吸附反应，实现对ｎｏ２

2、气体灵敏、快速的检测。因此，本论文提出构建ＧａＮ薄膜／ＺｎＯ纳米墙／石墨烯这种新型三明治型异质结构气敏材料，利用不同波长的光辐照该材料，进而降低高温对材料的吸附和去吸附作用的影响＊，以实现室温高灵敏度Ｎ〇２１体探测，主要工作如下１通的物理热蒸发法，以Ｇａ２０３和ＧａＮ的混合粉末为蒸发源，以ＮＨｄｊ反应气（）采用普发源３一体在１１５（ＴＣ下的衬底上。，，距离蒸ｃｍ处，制备了疏松的维ＧａＮ纳米管该方法制备工艺简单，成本低廉，克服了有机金属ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ）和分子束外延（ＭＢＥ）等设备

3、昂贵，制备条件苛刻等难题＾（２）以课题组熟练掌握的ＺｎＯ纳米墙／多孔石墨烯异质结材料为衬底，利用上述物理热蒸发ＴＧａＮ／ｎ。．艺，制备纳米线ＺＯ纳米墙／石墨烯三明治型异质结构研究了不同工艺参数－对其形貌、。结果表明结构的影响，以ＡｇＰｄ电极为衬底，反应温度为１１５〇ｒ，距离蒸发源３ｃｍ时，球可获得ＧａＮ纳米线／ＺｎＯ纳米墙／石墨烯＿三明治型异质结构，但是高温导致ＺｎＯ纳化聚集甚至坍塌，电极的结构完整性遭到破坏。另外，ＧａＮ纳米线端部的球形米墙发生ｄａ。Ｐ粒，证ＧＮ生ＶＬＳ，以

4、＆石，不能ＧａＮ小颗明长机制模型但是或蓝宝为衬底就获得纳，米：线而是软的ＧａＮ纳？松米管结构ａ，３以优化的ＧＮ／ＺｎＯ纳米墙／多孔石墨烯异质结构为气敏材料，测试在室温Ｆ光照（）１００％，照３６ｎｍ时品对照０反最，功率为光波长为５样光以及对Ｎ２的应灵敏度高分别达到１－－６．０２和４２．４４９，应恢复时间分别为３５ｓ８ｓ３３ｓ７ｓ＝■ＺｎＯ／石墨响和与纳米墙多孔烯异质结相？气敏匕ＧａＮ／ＺｎＯ纳米墙／多孔石墨烯异质结对光敏以及对Ｎ０２的光敏耦合性能都有所提ＧａＮ／ＺｎＯ／石墨烯二者结

5、合的异质结中ＧａＮ具有和ＺｎＯ相近的带隙及相同在纳米墙多孔—的晶体结构和小的晶格失配，且GaN的功函数高于ZnO，使得GaN表面e-增多，GaN与ZnO结合表面暴露于紫外光线照射时，所产生的电子-空穴对要远远大于紫外光线照射单纯ZnO所产生的电子-空穴对，因此在光照条件下注入的NO2气体会反应更快的进行。关键词：GaN；GaN/ZnO/石墨烯异质结；光电气敏耦合机理；NO2Ｐｈｏｔｏ－ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙａｓｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｃｏｕｌｉｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＧａＮ／ＺｎＯ／

6、ｇｐｇｒａｈｅｎｅｇｐＤｉｎｉｉｓｃｉＬｉｎｅＭａｔｅｒｉａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎＥｎｅｅｒｎｐ：ｇｇｇＳｔｕｄｅｎｔＳｉｎａｔｕｒｅ：ｇ／）ｕ．ＳｕｅｒｖｉｓｏｒＳｉｎａｔｕｒｅ：儿＾ｐｇ丫ＪＡｂｓｔｒａｃｔｄｈｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓｅｎｓｏｒｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｈｏｔｏａｎｄｉｈｔｔｏｂｕｉｌｄｔｈｅｂｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｏＩｔｓａｏｔｓｐｏｐｐｒｅａｃｉｏｎｏｆＮＯａｎｄａｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｈｉ

7、ｈｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔａｎｄｆａｓｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＮＯ２ｇａｓｉｓｕｓｅｄｂｙｔｈｅｔ２ｇｇｙｆｌｍ／ｎＯｅｎｅｒａｔｅｄｕｎｄｅｒｌ．ｈｅｒｅｆｏｒｅａｎｏｖｅｌＧａＮｔｈｉｎｉＺｈｏｉｈｔｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎＴ，ｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｓｇｐｇ－ｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｈｉｈｎａｎｏｗａｌｌ／ｒａｈｅｎｅｓａｎｄｗｉｃｈｔｅｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．Ｉｎｇｇｐｍｙｐｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｔ

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