一种石墨烯负载贵金属复合粉体及其制备方法以及一种肖特基器件技术

本发明专利技术涉及肖特基器件技术领域，提供了一种石墨烯负载贵金属复合粉体及其制备方法以及一种肖特基器件。本发明专利技术采用氧化石墨烯和贵金属前驱体为原料，通过水热还原反应制备复合粉体，在水热还原反应过程中，可以将氧化石墨烯和贵金属离子同步还原，形成的贵金属纳米粒子均匀的分布在石墨烯表面和层间，能够有效抑制石墨烯的团聚，使石墨烯的导电性能能够充分发挥。本发明专利技术提供的制备地方法原料易得，步骤简单，成本低，调控灵活性好，贵金属掺杂浓度容易控制。采用本发明专利技术制备的石墨烯负载贵金属复合粉体制备的肖特基器件具有较高的肖特基势垒高度，且理想因子较理论值的偏离小。且理想因子较理论值的偏离小。且理想因子较理论值的偏离小。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯负载贵金属复合粉体及其制备方法以及一种肖特基器件


[0001]本专利技术涉及肖特基器件
，特别涉及一种石墨烯负载贵金属复合粉体及其制备方法以及一种肖特基器件。

技术介绍

[0002]金属
‑
半导体接触特性在半导体器件与集成电路中被广泛利用，任何半导体器件都有一个共同的基本结构，即能源的输入和经器件运作后的功能输出，而担负这一输入输出的枢纽正是金属
‑
半导体接触。
[0003]肖特基接触是指金属和半导体材料相接触的时候，在界面处半导体的能带弯曲，形成肖特基势垒。肖特基结与PN结相似，具有非线性阻抗特性，然而与PN结相比，肖特基结电容非常小，到零点几皮法，故其常用在高频电路中，特别是用在微波及毫米波、亚毫米波电路设计中。肖特基接触会影响半导体器件与集成电路的质量和可靠性，因此研究肖特基接触很有必要。
[0004]石墨烯具有高导电导热性、可调带隙、二维结构以及高达15000cm2V
‑1s
‑1的载流子迁移率、室温下的量子霍尔效应，引发了研究热潮，并且石墨烯的具有半金属特性，其与半导体接触可形成肖特基异质结，这为用石墨烯替代金属电极提供了可能，以此来降低成本，节约资源，提高器件性能。
[0005]现有研究表明，将石墨烯与Si、ZnO、GaN、Ge、GaAs、CdSe等典型半导体材料进行接触，可进一步提高光电探测器、发光二极管、太阳能电池、金属
‑
半导体场效应晶体管和传感器等器件的性能。但是，石墨烯片层间存在范德华力，易团聚，导致所得器件的肖特基势垒高度较低。例如S.T ongay,等(S.T ongay,Graphite based Schottky diodes formed on Si,GaAs,4H
‑
SiC substrate.08(2009):222103)采用机械剥离法将石墨烯转移到半导体Si中，石墨烯与Si接触的肖特基势垒高度为0.4eV，理想因子为1.25～2.0；Dhiraj Sinha and Ji Ung Lee等(Dhiraj Prasad Sinha,and Ji Ung Lee,Ideal Graphene/Silicon Schottky Junction Diodes.07(2014):1
‑
14)用化学气相沉积法制备的石墨烯转移到半导体Si上，石墨烯与Si接触的肖特基势垒高度为0.62eV，理想因子为1.08。
[0006]为解决石墨烯容易团聚的问题，研究人员通过负载贵金属纳米粒子，使其穿插于石墨烯片层间，通过两者的协同作用抑制团聚，以更好的发挥石墨烯的优异性能。Kun Huang(Kun Huang,Graphene coupled with Pt cubic nanoparticles for high performance,air
‑
stable graphene
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silicon solar cells.Nano Energy32(2017):225～231)中公布了一种石墨烯硅太阳能电池，其中先采用水热法制备铂纳米颗粒，采用CVD法制备石墨烯膜，通过PMMA法将石墨烯膜转移到Si晶片上，再在石墨烯膜表面涂覆铂金属纳米颗粒溶液。这种方法将石墨烯与贵金属纳米粒子分开制备，并且采用CVD法制备石墨烯，制备工艺复杂，成本高，且贵金属纳米粒子在石墨烯片层中分散不均匀，石墨烯仍然容易发生团聚现象。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于提供一种石墨烯负载贵金属复合粉体及其制备方法以及一种肖特基器件。本专利技术提供的石墨烯负载贵金属复合粉体中贵金属分散均匀，石墨烯不易团聚，且制备方法简单，成本低。
[0008]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0009]一种石墨烯负载贵金属复合粉体的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将氧化石墨烯溶液、贵金属前驱体溶液和还原剂混合，得到混合溶液；所述贵金属前驱体中贵金属以离子形式存在；
[0011]将所述混合溶液进行水热还原反应，得到石墨烯负载贵金属复合粉体。
[0012]优选的，所述氧化石墨烯溶液的浓度为1～2mg/mL。
[0013]优选的，所述石墨烯负载贵金属复合粉体中的贵金属为金或铂；所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯与贵金属前驱体溶液中的贵金属前驱体的质量比为5:1～1:3。
[0014]优选的，所述还原剂包括抗坏血酸、水合肼和硼氢化钠中的一种或几种。
[0015]优选的，所述水热还原反应的温度为130～180℃，时间为10～14h。
[0016]本专利技术提供了上述方案所述制备方法制备的石墨烯负载贵金属复合粉体，包括石墨烯和负载在石墨烯表面及层间的贵金属纳米粒子；所述复合粉体中贵金属纳米粒子的负载量为5～60wt％。
[0017]本专利技术还提供了一种肖特基器件，包括半导体基底和负载在半导体表面的复合粉体涂层；所述复合粉体为上述方案所述的石墨烯负载贵金属复合粉体。
[0018]优选的，所述半导体基体表面的复合粉体的负载量为10～20mg/cm2。
[0019]本专利技术还提供了上述方案所述肖特基器件的制备方法，包括以下步骤：
[0020]将上述方案所述的石墨烯负载贵金属复合粉体分散于醇类溶剂中，得到复合粉体分散液；
[0021]将所述复合粉体分散液在半导体表面进行涂覆和干燥，得到所述肖特基器件。
[0022]优选的，所述醇类溶剂为无水乙醇。
[0023]本专利技术提供了一种石墨烯负载贵金属复合粉体的制备方法，包括以下步骤：将氧化石墨烯溶液、贵金属前驱体溶液和还原剂混合，得到混合溶液；所述贵金属前驱体中贵金属以离子形式存在；将所述混合溶液进行水热还原反应，得到石墨烯负载贵金属复合粉体。本专利技术采用氧化石墨烯为原料，在水热反应过程中，可以将氧化石墨烯和贵金属离子同步还原，形成的贵金属纳米粒子均匀的分布在石墨烯表面，能够有效抑制石墨烯的团聚，使石墨烯的导电性能能够充分发挥。本专利技术提供的制备方法原料易得，步骤简单，成本低。
[0024]进一步的，本专利技术提供的制备方法调控灵活性好，能够通过调控氧化石墨烯和贵金属前驱体的质量比实现贵金属掺杂浓度的控制。
[0025]本专利技术还提供了上述方案所述制备方法制备得到的石墨烯负载贵金属复合粉体，包括石墨烯和负载在石墨烯表面及层间的贵金属纳米粒子；所述复合粉体中贵金属纳米粒子的负载量为5～60wt％。本专利技术提供的复合粉体不易团聚，导电性好，可以代替贵金属电极材料，且使用时直接涂覆即可，无需进行石墨烯膜的转移，也无需单独制备金属纳米粒子与石墨烯膜进行复合，更加方便。
[0026]本专利技术还提供了一种肖特基器件，包括半导体基底和负载在半导体表面的复合粉
体涂层；所述复合粉体为上述方案所述的石墨烯负载贵金属复合粉体。采用本专利技术制备的石墨烯负载贵金属复合粉体制备的肖特基器件具有较高的肖特基势垒高度，且理想因子较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯负载贵金属复合粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氧化石墨烯溶液、贵金属前驱体溶液和还原剂混合，得到混合溶液；所述贵金属前驱体中贵金属以离子形式存在；将所述混合溶液进行水热还原反应，得到石墨烯负载贵金属复合粉体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯溶液的浓度为1～2mg/mL。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯负载贵金属复合粉体中的贵金属为金或铂；所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯与贵金属前驱体溶液中的贵金属前驱体的质量比为5:1～1:3。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂包括抗坏血酸、水合肼和硼氢化钠中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热还原反应的温度为130～180℃，时间为10～14h。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张会，段瑾瑜，李亚鹏，冯俊俊，王荟琪，蒲卓林，刘禹，
申请(专利权)人：陕西理工大学，
类型：发明
国别省市：