氮化硼/石墨烯/氮化硼异质结构温度传感器

石墨烯具有优异的热学性能与电学性能,为开发高灵敏高性能的MEMS温度传感器提供了巨大的潜力。但是裸露的石墨烯易吸附杂质和水分而影响其电学性能,对此论文提出了一种基于氮化硼/石墨烯/氮化硼异质结构的石墨烯温度传感器,两层氮化硼分别作为衬底与防护层。基于MEMS工艺完成了纳米薄膜的转移与器件的制备并进行了相应的测试表征分析。结果表明,传感器表面结构完整无缺陷,没有明显的污染物残留。转移后的石墨烯具有极高的质量,传感器具有优异的电学性能。温敏特性测试表明传感器具有很好的重复性与很小的迟滞,在30℃~300℃温度范围内,平均电阻温度系数为0.14%℃^(-1)。

石墨烯/氮化硼异质结制备及应用研究进展

综述了石墨烯/氮化硼面内异质结和范德华异质结的制备方法及优缺点,概括了石墨烯/氮化硼异质结在场效应晶体管、电化学催化以及热电器件领域的应用,预测了其在光电子和运算存储器件方向的广阔应用前景。

一种高质量石墨烯/氮化硼异质结制备工艺研究

针对目前石墨烯器件的纳米薄膜由于转移工艺导致质量及一致性差的现状,本文基于常规的RCA清洗工艺对纳米薄膜湿法转移工艺进行了改进,完成了高质量石墨烯/氮化硼(BN)异质结的制备.本工艺在原有转移工艺中加入了清洗工艺,利用稀盐酸溶液和稀氨水分别去除薄膜转移过程中产生的重金属污染物和有机污染物,并通过稀HF溶液对衬底表面进行了预处理,提高纳米薄膜的平整度、减少褶皱,进一步提高石墨烯/BN异质结的质量.通过对常规工艺及改进转移工艺制备的异质结SEM扫描结果、电学性能及拉曼光谱的对比,改进后的转移工艺制备完成的异质结褶皱与污染物明显减少,电阻增大,2D/G峰强度比提升至3.23,异质结的质量有明显提高.

一种氮化硼/石墨烯/氮化硼异质结制备工艺研究

针对目前石墨烯类器件核心敏感结质量不高的现状,基于石墨烯和氮化硼的转移工艺设计了一种高质量的氮化硼/石墨烯/氮化硼异质结制备工艺.本工艺应用垂直气象干燥法、热合成以及纳米薄膜图形化等单步工艺优化了石墨烯和氮化硼的湿法转移技术,减少了转移过程中外部环境对石墨烯的影响,最终达到提高转移质量的目的.SEM扫描图显示异质结制备成功,拉曼光谱仪的测试结果表明氮化硼/石墨烯/氮化硼异质结的G峰位置为1 586cm^(-1),2D峰位置为2 683cm^(-1),强度比为5.34,异质结具有较高的质量.

石墨烯/氮化硼异质结构的热致旋转现象观测研究获进展

二维材料范德华异质结构近期在二维材料和物理研究领域引起了广泛的研究兴趣。不同的二维材料通过范德华力结合在一起可以形成不同类型的异质结构,往往可以表现出单种二维材料所不具备的特性。这种人工异质结的出现为研究者有目的性地设计不同结构以及器件提供了极大的空间。

石墨烯-硼烯共面异质结结构和性质计算研究

采用密度泛函理论系统研究了石墨烯和χ_(3)硼烯构造共面异质结的可行性、结构和性质.通过对体系能量的计算,找到了稳定的石墨烯-χ_(3)硼烯共面二维异质结体系,并对构造方式、电学和光学性质进行了详细地分析与讨论.研究发现异质结体系界面处以碳六元环和硼五元环头对头相连接.对电荷转移和态密度分析得出石墨烯与硼烯之间形成稳定共价键.该体系具有零带隙和金属性的性质,且可见光波段吸收性能优异,具有潜在应用价值.

孔洞缺陷对二维石墨烯/氮化硼横向异质结热传导的调控

本文采用孔洞缺陷来实现对二维石墨烯/氮化硼横向异质结热导率的调控.平衡态分子动力学(EMD)计算结果表明,界面孔洞的引入会降低二维石墨烯/氮化硼横向异质结的热导率.相较于有序的孔洞分布,无序的孔洞分布能够更有效地降低异质结的热导率,这一现象可通过声子安德森局域化来解释.孔洞缺陷的存在导致声子的频率和波失发生变化,从而使声子散射变得更加频繁,孔洞随机分布时,则导致声子波在材料中发生多次反射和散射,最终形成局域振动模式.本研究揭示了孔洞缺陷降低二维石墨烯/氮化硼横向异质结热导率的物理机制,对二维热电材料的结构设计有一定的指导意义.

悬空石墨烯/六方氮化硼异质结焦耳热红外辐射器件的可控制备与光电性能研究(特邀)

石墨烯具有优异的光、电、热以及力学性质,而悬空石墨烯避免了衬底带来的褶皱、载流子散射和掺杂等影响因素,可以充分展现石墨烯的本征物理特性,因此在高性能石墨烯微电子和光电子器件研究中具有重要意义。然而,目前悬空石墨烯器件还存在着制备方法复杂、成品率低、性能不稳定等挑战。文中提出了一种利用六方氮化硼吸附石墨烯,将其定点转移到金属电极,制备悬空石墨烯焦耳热红外辐射器件的新方法。六方氮化硼对悬空石墨烯具有良好的支撑悬挂作用,有效提高了悬空石墨烯的力学稳定性,避免了坍塌、断裂等失效情况。真空热退火处理后悬空石墨烯的电阻降低到退火处理前的约六分之一,载流子迁移率比退火前提高了约18倍。当偏置电压为8 V时,拉曼光谱测试发现石墨烯温度为836 K,器件在955 nm波长处表现出强烈的红外辐射信号。

势场调控下石墨烯/六方氮化硼范德瓦尔斯异质结的能带结构

石墨烯和六方氮化硼堆叠在一起时可以通过范德瓦尔斯力形成层状异质结,称为范德瓦尔斯异质结。我们利用紧束缚模型研究了AA堆叠和AB堆叠结构下石墨烯/六方氮化硼范德瓦尔斯异质结体系的能带结构。提出了利用局域势和层间势调控能带的有效方法。结果表明,势场可以改变范德瓦尔斯材料的能带结构,使体系从绝缘相向金属相转变。

石墨相氮化碳基二元直接Z型异质结研究进展

石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))作为一种无金属聚合物光催化剂,具有独特的性质和出色的性能,但g-C_(3)N_(4)光催化性能受光诱导电荷的快速复合、有限的光响应范围以及较弱的氧化能力等缺陷的制约,通过两种或两种以上半导体构建g-C_(3)N_(4)基异质结是解决以上缺陷的主要策略。综述了g-C_(3)N_(4)基直接Z型异质结的主要特征、光催化机理,详细介绍了基于g-C_(3)N_(4)的二元直接Z型异质结催化剂的制备及电荷载流子转移机制,同时指出目前存在的问题,并对未来发展的方向进行了展望。

石墨烯与六方氮化硼导电性差异的理论研究

石墨烯和六方氮化硼(h-BN)属于等电子体。二者具有类似的结构,但导电性能截然不同。石墨烯具有良好的导电性能,但h-BN是电绝缘体。本文基于量子化学计算,通过自然键轨道分析、电子密度拓扑分析、核独立化学位移(NICS)和磁感应电流密度(AICD)等方法对模型分子C24H12及B12N12H12的电子结构进行了分析,对石墨烯和h-BN导电性差异进行了理论解释。研究结果有助于加深学生对等电子体、定域、离域π键等基本概念的理解。

在Cu-Ni合金上直接生长石墨烯/氮化硼异质结构

利用碳原子在铜镍合金中有限的溶解度,采用两步化学沉积法(Two-Regime CVD),实现直接以铜镍合金为衬底生长石墨烯/氮化硼纵向异质结。为了表征石墨烯/氮化硼异质结构的存在以及晶格质量,我们采用了共聚焦拉曼光谱仪对转移到二氧化硅衬底上的样品进行探测,并进一步利用扫描电子显微镜对样品的表面形貌进行表征。最后还提出探究该异质结构对石墨烯电学和热传导性质的影响。

基于SiO_(2)、石墨烯和六方氮化硼异质结构的3-物体体系增强近场热辐射

研究了由块状二氧化硅、单层石墨烯和六方氮化硼薄膜堆叠形成的复合异质结构之间的近场热辐射。在两个半无限大平板结构即2-物体体系的基础上,将单层石墨烯和六方氮化硼复合异质结构的调制器置于两个半无限大平板之间构成三平板结构即3-物体体系,比较其与2-物体体系的近场辐射热流。结果表明,在相同体间距下3-物体体系的热流始终大于2-物体体系的热流,当d=10 nm时差距最大,深入探究发现可以通过调节该体系的相邻平板之间的距离、六方氮化硼薄膜的厚度以及石墨烯化学势来实现对其近场热辐射的调控。

上海微系统所石墨烯/六方氮化硼平面异质结研究获进展

中国科学院上海微系统与信息技术研究所石墨烯／六方氮化硼平面异质结研究取得新进展，研究员谢晓明领导的研究团队采用化学气相沉积（CVD）方法成功制备出单原子层高质量石墨烯／六方氮化硼平面异质结，并将其成功应用于WSe2／MoS2二维光电探测器件。

不同转角石墨烯/MoS_(2)异质结电子结构与光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了不同扭转角下石墨烯/MoS_(2)异质结构的电子结构和光学特性。结果表明,转角后的石墨烯/MoS_(2)异质结构仍具备作为单层材料时的部分特征。在费米能级附近,石墨烯层保持了其特殊的线性色散能带结构,狄拉克锥上的直接带隙Eg受到层间旋转调制的影响。异质结构中的MoS_(2)层对层厚具有高度的敏感性,随着厚度的增加,其间接带隙持续增大。当转角为10.9°时,Eg的最大值为11.67 meV。差分电荷密度计算结果表明,随着旋转角度的改变,MoS_(2)层中Mo-S间的电子转移引起了Mo-S键长的变化,从而增大了S-S层间距。同时,通过与MoS_(2)结合形成异质结构,石墨烯获得了较高的载流子浓度,异质结界面间旋转使空穴掺杂载流子浓度提高至9.2×10^(12)cm^(-2),比未转角时提高约6倍。异质结构的光学性质计算结果表明:当转角为27.0°时,其吸收边发生红移,并向低能区移动了0.233 eV;当转角为10.9°时,其吸收边发生蓝移,并向高能区移动0.116 eV,同时,在可见光范围内,异质结构损失函数下降了0.007。研究结果可为设计新型具有转角特征石墨烯异质结构的光学纳米器件提供理论参考。

石墨相氮化碳的异质结结构在光催化领域的研究进展

近年来,石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))因具有适宜的导带价带位置及低成本、低毒性、可见光驱动、稳定性好等特点在光驱动环境催化和新能源催化等领域受到广泛关注。然而,其光生电子-空穴对复合严重的问题,影响了石墨相氮化碳在各种光催化反应中的催化活性。由于石墨相氮化碳的异质结结构能够有效抑制光生电子-空穴对的复合并改善光生载流子的利用效率,因而其成为了光催化领域的研究热点。综述了过去5年中石墨相氮化碳的异质结结构在污染物光催化降解、光催化水分解产氢、二氧化碳光催化还原领域的研究进展,以期为石墨相氮化碳基材料在光催化领域的发展提供参考。

上海微系统所石墨烯/六方氮化硼平面异质结研究获进展

中国科学院上海微系统与信息技术研究所石墨烯／六方氮化硼平面异质结研究取得新进展，研究员谢晓明领导的研究团队采用化学气相沉积（CVD）方法成功制备出单原子层高质量石墨烯／六方氮化硼平面异质结，并将其成功应用于wSe2／MoS2二维光电探测器件。

石墨相氮化碳基核壳异质结光催化材料的构筑及性能

光催化技术是解决能源危机和环境污染的有效途径,石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))被认为是一种有前途的光催化材料,但高载流子复合率严重限制了其光催化活性,通过构建核壳结构形成紧密且大面积接触的异质结,可有效促进光生载流子的分离效率。基于此,研究核壳结构的g-C_(3)N_(4)基异质结成为热点,通过介绍核壳结构的主要功能及核壳结构材料的应用,阐述g-C_(3)N_(4)基核壳异质结光催化剂的性能和优势,重点讨论g-C_(3)N_(4)基核壳异质结的构筑策略,包括水/溶剂热法、超声辅助自组装法、热处理法,并归纳总结合成过程中g-C_(3)N_(4)的生长机制,分析g-C_(3)N_(4)基核壳异质结光催化材料面临的挑战及未来发展方向,旨在为新型高效g-C_(3)N_(4)基核壳异质结光催化材料的设计与开发提供有益参考。

石墨烯/钼基二硫族化合物范德华异质结光电探测器的研究进展

石墨烯因其高载流子迁移率和宽光谱吸收范围而广泛应用于光电探测。然而,其低光吸收率导致的高暗电流严重限制了它的光电探测性能。钼基二硫族化合物(MoX_(2),X=S、Se和Te)具有高的吸收系数,能够弥补石墨烯基光电探测器中暗电流较高的劣势,因此基于石墨烯/MoX_(2)范德华异质结的光电探测器能够表现出优异的光电子特性。本综述首先回顾了光电探测器的工作原理、性能指标和结构。之后,从材料基础的角度突出了石墨烯/MoX_(2)范德华异质结光电探测器的重要性。接着,总结了石墨烯/MoX_(2)范德华异质结光电探测器的制备方法和性能增强策略。最后,强调了这类异质结光电探测器当前面临的挑战及未来的发展方向。本综述将为这类高性能范德华异质结光电探测器的设计提供一定的指导和参考。

氧化石墨烯负载氮化硼/天然橡胶复合材料的制备及性能研究

将具有良好水分散性的氧化石墨烯(GO)与高导热填料氮化硼(BN)纳米片反应,生成GO负载BN(BN@GO)导热填料,采用胶乳共混法制备BN@GO/天然橡胶(NR)复合材料,研究BN@GO的结构和复合材料的性能。结果表明:GO通过共价键紧紧包覆BN纳米片,改善了BN纳米片与橡胶基体之间的相容性,BN@GO更易在橡胶基体中形成导热网络结构;当导热填料质量分数为20%时,填充BN@GO的BN@GO/NR复合材料的导热性能优异,与填充BN纳米片的NR复合材料相比,BN@GO/NR复合材料的热导率、拉伸强度和撕裂强度分别提高了48.5%,55.0%和44.5%。