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摘要石墨烯独特的电子能带结构使其具有高的迁移率，电子饱和速度，载流子浓度和热导率，其优异且独特的电学性质引起人们的强烈关注，但其零帯隙的能带结构限制了其在电子器件领域的应用。 而氮化硼具有优异的介电性能，是陶瓷中优异的高温绝缘材料，更重要的是751方氮化硼与石墨烯晶格失配率小，且具有原子级的平坦表面，因此氮化硼可作为石墨烯优良的隧穿介电层。本文以硼烷氨为原料,通过化学气相沉积法（CVD)的的方法制备氮化硼薄膜，并在此基础上,成功制备出氮化硼石墨烯异质结,并采用多种分析手段进行表征,具体工作如下:1.通过化学气相沉积法的的方法制备氮化硼薄膜，控制加热温度、压强、反应温度、氨硼烷质量、反应时间、气流流速等工艺条件对氮化硼形貌、厚度、性能的影响。2.通过多次转移氮化硼石墨烯至硅片，制备石墨烯/氮化硼三明治的异质结构。3.对石墨烯氮化硼异质结进行电学性能的检测。31798
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毕业论文关键词：氮化硼 石墨烯 化学气相沉积 异质结 电子输运
Title Preparation and Studying Electrical PropertiesOf Graphene/BN/Graphene.
Abstract Owe to the unique electronic energy band structure, graphene show high mobility,carrier density and thermal conductivity ,which has aroused great attention.However, the intrinsic zero band-gap structure of graphene restricts theapplication in the filed of electronic devices.Superior dielectric performance of Boron Nitride makes it become excellentheat-resistant and insulating Materials in dielectric ceramics. Inaddition,graphene and h-BN share the same crystal structure and have similarlattice constant.Atomic flatness of the graphene layers can act as a good tunnelbarrier layer for graphene device.In this paper,we prepare the Boron Nitride filmfrom ammonia borane by CVD.On this base,we fabricated sandwich device,in the formof the following structure:graphene/BN/graphene,and we investigate these devicesby various charaterization methods.The major results are as follows:1.Preparate Boron Nitride from ammonia borane by Chemical VaporDeposition(CVD).The shape, dimension and properties of the products can beoptimized by adjusting growth parameters,such as the amout of ammonia borane.2.Transfer graphene and several layers of BN to Silicon Wafers.And fabricatesandwich device.3.We fabricated graphene/BN/graphene,and investigate the properties of theproducts .
Keywords Boron Nitride Graphene Chemical Vapor Deposition heterojunctionElectrical properties
目次
1绪论1
1.1研究的背景1
1.2氮化硼的结构1
1.3氮化硼的性质2
1.4氮化硼的制备2
1.5石墨烯氮化硼异质结的研究6
2氮化硼的制备和表征9
2.1制备和表征氮化硼的设备.9
2.2实验过程.10
2.3CVD生长氮化硼膜的实验结果及讨论.12
2.4反应条件探索.18
3.氮化硼石墨烯异质结的制备和检测21
3.1氮化硼石墨烯异质结模型.21
3.2石墨烯氮化硼异质结的制备方法.22
3.3氮化硼石墨烯异质结的电学性能的检测.23
结论25
致谢26
参考文献27
1 绪论
1.1 研究的背景2004 年[1]， Geim 利用胶带反复剥离石墨这样的方法在绝缘的基底上成功获得了单层或少层的石墨烯，再之后几年间类石墨烯二文层状材料的研究迅速得到了发展。而陶瓷材料氮化硼由于具有优异的电学性能以及潜在的应用价值，也成为最近研究的热点。其中751方氮化硼（h-BN）层状材料有着与石墨烯相似的结构和成键性质，两者晶格失配率低，并且751方氮化硼具有良好介电性能[2-3]，所以751方氮化硼可以作为石墨烯器件优良隧穿介电层材料，用此方法来调控石墨烯材料的电学性能，因此氮化硼在电子器件的应用中有着十分广阔的前景和研究价值。