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石墨烯(graphene)是一种典型的二维材料,由于其在光学、电学和机械学等方面的特性,从2004年在实验室被发现至今,一直是科学研究的热点。随着研究的深入,石墨烯的生长方法已经有很多种,其中CVD方法是最常见的一种,这种方法遇到的问题就是如何更好地控制石墨烯的生长层数、提高石墨烯的品质。除了石墨烯的生长之外,很多科学家已经将注意力转向了石墨烯的实际应用。石墨烯的潜在应用有很多,但是目前最有前景的方向还是在光电领域的应用,例如超级电容器、透明电极和p-n结等。p-n结是半导体器件的基本单元,要寻求将石墨烯制备成p-n结还有一道难题摆在我们面前:缺少大面积、表面光滑、均匀掺杂(n型、p型)的石墨烯材料。在本文中以氢气、氩气和甲烷为原料利用CVD的方法生长了单层和双层的石墨烯,借助PMMA溶液和氯化铁溶液完成了石墨烯到不同沉底的转移,利用热蒸发的方法将Ag和Au掺入石墨烯,并借助显微拉曼光谱、傅里叶红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、椭圆偏振仪(SE)、紫外-可见-近红外光谱(UV-Vis-NIR)和原子力显微镜(AFM)、霍尔(Hall)效应等表征技术探究了石墨烯和金属掺杂的表面原子分布和光学、电学性质。为了探究石墨烯在光电器件中的应用,我们以ZnO和有机聚芴合物PFO为主要功能层制备了有机-无机复合紫外探测器,器件结构为Al/PFO/ZnO/ITO。通过荧光发射光谱(PL)和荧光激发光谱(PLE)等研究了材料和器件的光学性质。通过测试J-V特征曲线研究了器件的电学性能。在制备过程中,我们使用溶液法改善了透明电极氧化铟锡(ITO)的性质。以石墨烯取代PFO制备了新的器件探究了石墨烯的光电响应。通过这些实验得出了如下结论:(1)本文中通过严格控制CVD方法制备石墨烯过程中的实验参数,可以得到洁净度高、表面平整、原子层数可以调控的石墨烯材料。(2)生长转移完成的石墨烯通常具有p型导电的特点,热蒸发方法是一种有效的金属掺杂方法,得到的石墨烯表面平整,掺杂金属分布均匀,同时金属掺杂可以拓宽石墨烯对光的吸收范围。所以,热蒸发的方法是一种简单有效的石墨烯掺杂方法,可以推广到其他金属的掺杂中去。(3)ZnO和PFO异质结的光吸收系数α>2×105cm-1。在波长为365nm,外接偏压为2 V,光功率率密度为0.01 mWcm-2的条件器件的探测率可以达到3×1010cmHz1/2W-1,说明我们得到的光电探测器在近紫外波段是行之有效的。此外探究了用石墨烯来取代PFO之后紫外探测器性能的变化,发现含有石墨烯的器件对近红外光有一定的响应,说明石墨烯拓宽了探测器的响应光谱范围。