研究目的
开发一种简单且可扩展的氮掺杂还原氧化石墨烯（N-rGO）光电探测器制备方法，适用于8英寸晶圆级生产，提升光响应度并实现从可见光到近红外波段的宽光谱探测。
研究成果
该研究成功在8英寸晶圆上制备出具有主要四配位氮含量的均匀N掺杂还原氧化石墨烯（N-rGO）纳米片，从而呈现出n型半导体特性。光电探测器展现出快速光响应（约400毫秒）、高光电响应度（0.68安培/瓦）以及与激光位置无关的对称光电流生成。该方法为将石墨烯基材料集成到光电器件中提供了一种可扩展且与硅工艺兼容的途径，在成像和传感领域具有潜在应用价值。
研究不足
由于激光光斑尺寸小于有源区，该器件的光电响应度、光电探测率和外量子效率相对较低。工艺在晶圆边缘可能存在轻微不连续性，且器件性能受限于碳网络中的结构缺陷和无序性。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术在乙炔-氨气氛中原位处理氧化石墨烯（GO），同步实现GO还原与氮掺杂，旨在获得高含量季氮掺杂。
2：样品选择与数据来源：
通过改进Hummer法合成单层GO，并采用旋涂法将其沉积于8英寸SiO?/Si晶圆上。
3：实验设备与材料清单：
设备包括PECVD系统（牛津仪器NanoFab700）、场发射扫描电镜（JEOL JSM-7500F）、高分辨透射电镜（JEOL JEM-2010）、原子力显微镜（NTEGRA Spectra，MT-MDT）、X射线光电子能谱仪（PHI Quantera II）、紫外-可见光谱仪（安捷伦Cary 7000）、紫外光电子能谱仪、霍尔效应测试系统（Ecopia HMS-5300）及光刻工具；材料包含GO、乙炔、氨气、钨电极及光刻胶（AZ 1500系列）。
4：0）、场发射扫描电镜（JEOL JSM-7500F）、高分辨透射电镜（JEOL JEM-2010）、原子力显微镜（NTEGRA Spectra，MT-MDT）、X射线光电子能谱仪（PHI Quantera II）、紫外-可见光谱仪（安捷伦Cary 7000）、紫外光电子能谱仪、霍尔效应测试系统（Ecopia HMS-5300）及光刻工具；材料包含GO、乙炔、氨气、钨电极及光刻胶（AZ 1500系列）。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：将GO旋涂于晶圆后真空加热至700°C，以20W功率进行C?H?-NH?等离子体处理3分钟并进行表征；器件制备采用底部金属接触的MSM结构，通过光刻与等离子体刻蚀完成图形化。
5：数据分析方法：
运用XPS解卷积、拉曼光谱、电学测量及光电流响应分析（基于LabVIEW软件）等技术处理数据。
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PECVD system
NanoFab700
Oxford Instruments
Used for in-situ plasma treatment of graphene oxide in acetylene-ammonia atmosphere for reduction and nitrogen doping.
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FESEM
JSM-7500F
JEOL
Characterization of morphology of GO and N-rGO nanosheets.
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HRTEM
JEM-2010
JEOL
High-resolution imaging of atomic structure of GO and N-rGO nanosheets.
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UV-Vis spectrometer
Cary 7000
Agilent
Measurement of UV-Vis spectra to study energy band levels.
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AFM
NTEGRA Spectra
MT-MDT
Surface morphology analysis in semi-contact mode.
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XPS
PHI Quantera II
PHI
Surface elemental composition analysis.
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Hall-effect measurement system
HMS-5300
Ecopia
Electrical property characterization using van der Pauw method.
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Photoresist
AZ 1500-Series
AZ electronic materials
Used in photolithography for patterning N-rGO nanosheets.
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