石墨烯六方氮化硼范德华异质结输运与界面器件研究的任务书.docx

石墨烯六方氮化硼范德华异质结输运与界面器件研究的任务书
任务书
题目：石墨烯六方氮化硼范德华异质结输运与界面器件研究
一、研究背景及意义
石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维晶体，具有优异的电子传输性能和机械强度等特点，是目前研究最活跃的材料之一。而六方氮化硼（h-BN）是一种紧密堆积的五元化合物，具有良好的化学稳定性和非常优异的绝缘性能，被广泛应用于石墨烯的制备和表征过程中。石墨烯与h-BN的范德华异质结又称为“超晶格”，这种异质结独特的电子结构和传输特性，使其成为将石墨烯实现作为半导体器件应用的重要突破口。
近年来，石墨烯与h-BN异质结的研究备受关注，尤其是在石墨烯晶体管的研究领域。许多研究表明，石墨烯/h-BN异质结具有优异的载流子传输性能，以及高电场下的抗击穿性能，可以作为制备高性能的石墨烯集成电路的基础。但是，在石墨烯/h-BN异质结器件中，还存在许多挑战性问题需要解决，如致密的界面缺陷、非晶态界面等问题，这些问题会影响异质结材料的性能，制约其在实际应用中的发展。因此，进一步深入研究石墨烯/h-BN异质结的电性质、输运特性和物理机制，对于实现石墨烯异质结电子器件的高性能、高稳定性、可靠性等方面具有非常重要的意义。
二、研究目标
1.通过制备高质量的石墨烯/h-BN异质结器件，研究其电性质和物理机制。
2.研究石墨烯/h-BN异质结在不同温度、电场等条件下的输运特性，并探讨其电子行为和输运机制。
3.通过优化异质结的制备工艺和界面修饰等措施，提高石墨烯/h-BN异质结器件的性能和稳定性，并探讨其在实际应用中的潜力。
三、研究内容
1.石墨烯和h-BN单晶材料的制备和表征；
2.石墨烯/h-BN异质结器件的制备和表征，并研究其电性质和物理机制；
3.研究异质结在不同温度、电场等条件下的输运特性，包括场效应、热效应等，并探讨其电子行为和输运机制；
4.通过调控制备工艺和界面修饰等措施，提高石墨烯/h-BN异质结器件的性能和稳定性，并探讨其在实际应用中的潜力；
5.建立合理的理论模型和计算方法，对石墨烯/h-BN异质结的电性质和输运特性进行深入探究和分析。
四、技术路线
1.石墨烯和h-BN单晶材料的制备和表征，采用机械剥离、化学气相沉积等方法制备高质量的石墨烯和h-BN单晶材料，用XRD、TEM、AFM等技术对其形貌结构和晶体质量进行表征。
2.石墨烯/h-BN异质结器件的制备和表征，采用机械剥离法、干法转移法等方法制备高质量的石墨烯/h-BN异质结器件，并利用电学测试系统对其电性质进行表征和研究。
3.研究异质结在不同温度、电场等条件下的输运特性，包括场效应、热效应等，并探讨其电子行为和输运机制，采用电子输运的各种测量技术，例如IV测试、伏安特性、小信号等测量。
4.通过调控制备工艺和界面修饰等措施，提高石墨烯/h-BN异质结器件的性能和稳定性，并探讨其在实际应用中的潜力，采用表面化学修饰、非晶态修饰等方法进行异质结界面调控。
5.建立合理的理论模型和计算方法，对石墨烯/h-BN异质结的电性质和输运特性进行深入探究和分析，研究其电子能带结构、输运机制等，建立理论模型，进行数值模拟和计算。
五、预期结果
1.获得高质量的石墨烯和h-BN单晶材料，并制备出高质量的石墨烯/h-BN异质结器件。
2.研究石墨烯/h-BN异质结器件的电性质和物理机制，包括场效应、载流子传输效应等，并建立相应的理论模型。
3.研究异质结在不同温度、电场等条件下的输运特性，探讨其电子行为和输运机制。
4.通过优化制备工艺和界面修饰等方法，提高石墨烯/h-BN异质结器件的性能和稳定性，并探讨其在实际应用中的潜力。
5.建立合理的理论模型和计算方法，对石墨烯/h-BN异质结的电性质和输运特性进行深入探究和分析，并为该异质结的应用提供理论和实验基础。
六、预期贡献
本研究通过对石墨烯/h-BN异质结器件的电性质和载流子传输特性的系统研究和探究，旨在为广大研究者提供一种先进、高效、稳定、可行的半导体器件实现途径，为推动半导体技术和微电子学的研究和发展做出贡献。预计研究成果将在学术界和工业界产生广泛的影响和应用，有望推动异质结材料及其器件的发展和应用。