光子晶体光纤孔内直接生长石墨烯关键技术研究

论文摘要

石墨烯作为一种独特的零带隙能带结构材料,具有许多优异的电学、光学特性,被广泛应用于光电器件的研究之中。然而,目前普遍需要通过转移的方法将石墨烯从衬底转移至目标衬底,这大大降低了石墨烯的应用范围。因此,本文针对如何在无催化剂条件下在光子晶体光纤空气孔内直接进行石墨烯的生长展开探究。论文的主要内容如下。首先,对基于石墨烯的光纤器件,如光纤调制器、光纤传感器以及光纤激光器等研究现状进行了综述,并且阐明了在光子晶体光纤空气孔内直接进行石墨烯生长的优越性;其次,研究了在光子晶体光纤孔内生长石墨烯的制备方法和基础理论,研究了在不同衬底表面通过化学气相沉积法进行石墨烯生长的不同原理及生长过程,证明了在光子晶体光纤这一绝缘衬底上进行石墨烯生长的可行性;再次,研究了在五层空气孔光子晶体光纤空气孔内通过化学气相沉积法进行石墨烯生长的实验参数以及实验步骤,通过实验得出了单层、双层以及多层石墨烯薄膜生长的具体实验参数;最后,研究了前驱气体的比例、生长时间、生长温度以及降温方式等不同实验参数对五层空气孔光子晶体光纤孔内生长得到的石墨烯层数以及缺陷的影响,并且根据实验结果进行了相应的理论分析,并最终建立了光子晶体光纤孔内石墨烯生长的参数控制模型。

论文目录

摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 基于石墨烯的光纤器件研究现状

1.2.1 基于石墨烯的光纤传感器

1.2.2 基于石墨烯的光纤调制器

1.2.3 基于石墨烯的光纤激光器

1.3 论文内容及章节安排

第2章石墨烯制备及表征方法

2.1 引言

2.2 石墨烯制备方法简介

2.2.1 微机械剥离法

2.2.2 化学气相沉积法

2.2.3 SiC外延石墨烯法

2.3 化学气相沉积法制备石墨烯生长机理

2.4 石墨烯表征方法

2.4.1 光学显微镜表征法

2.4.2 扫描电子显微镜表征法

2.4.3 原子力显微镜表征法

2.4.4 拉曼光谱表征法

2.5 本章小结

第3章光子晶体光纤孔壁直接生长石墨烯实验研究

3.1 引言

3.2 实验系统

3.3 拉曼激光表征石墨烯的原理

3.4 实验步骤

3.5 石墨烯生长参数的确定

3.5.1 前驱气体比例的确定

3.5.2 生长时间的确定

3.5.3 生长温度的确定

3.5.4 降温方式的确定

3.6 石墨烯生长最优参数的确定

3.7 本章小结

第4章光子晶体光纤孔壁石墨烯的拉曼表征

4.1 引言

4.2 生长参数对石墨烯层数和缺陷的影响

4.2.1 前驱气体对石墨烯层数和缺陷的影响

4.2.2 生长时间对石墨烯层数和缺陷的影响

4.2.3 生长温度对石墨烯层数和缺陷的影响

4.2.4 降温方式对石墨烯生长层数和缺陷的影响

4.3 光子晶体光纤孔内石墨烯参数控制模型的建立

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张鹏

导师: 付广伟

关键词: 石墨烯,光子晶体光纤,化学气相沉积法,无催化剂,直接生长

来源: 燕山大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,物理学,化学,化学,无线电电子学

单位: 燕山大学

基金: 国家自然基金面上项目,河北省自然科学基金

分类号: O613.71;O734;TN253

DOI: 10.27440/d.cnki.gysdu.2019.000392

总页数: 63

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