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研究生:邱曼麗
研究生(外文):Chiu, Man-Li
論文名稱:以飛秒激發探測光譜探測多層石墨烯之超快動力學
論文名稱(外文):Ultrafast Dynamics in Multilayer Graphene Studied by Femtosecond Pump-Probe Spectroscopy
指導教授:吳光雄吳光雄引用關係
指導教授(外文):Wu, Kaung-Hsiung
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:電子物理系所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:52
中文關鍵詞:石墨烯
外文關鍵詞:graphene
相關次數:
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本論文利用變溫飛秒激發探測光譜,進行化學氣相沉積多層石墨烯之超快動力學研究。我們以化學氣相沉積法成長石墨烯薄膜,再將薄膜轉移至氧化鋁基板,製作出不同層數的石墨烯樣品。由於石墨烯具有良好的光電特性,故為尖端光電元件之優良材料,因此,石墨烯的載子冷卻、載子散射等載子動力學為重要研究主題之一。利用穿透式飛秒激發探測光譜可得石墨烯之光致瞬時吸收率變化。此瞬時吸收率變化主要由電子-電子散射及電子-聲子散射行為所貢獻,結合雙溫模型最終可得石墨烯薄膜之電子-聲子耦合常數。透過分析不同溫度下及不同層數之石墨烯薄膜超快載子動力學的差異,即可得到環境溫度與堆疊層數對載子散射機制造成的影響。
In this thesis, we study ultrafast dynamics of chemical vapor deposition multilayer graphene by the femtosecond spectroscopy. Graphene film which growth by chemical vapor deposition were transferred to the sapphire substrate. By repeating above steps we can obtain the multilayer graphene samples. Graphene could be applied to electro-optical devices potentially due to its extraordinary optical and electrical properties. Understanding the carriers cooling, carrier-carrier scattering and carrier dynamics of graphene are important topics. Using ultrafast optical pump-probe spectroscopy, we have measured the transient absorption. The change of absorption is mainly dominated by the electron-electron scattering and electron-phonon scattering. Electronics-phonon coupling constant can be extacted by two-temperature model. By analysis of ultrafast carrier dynamics we found the dependence of carrier relaxation dynamics to temperature and numbers of layers.
中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
第一章 緒論 1
1-1 石墨烯基本特性 1
1-1-1原子結構 2
1-1-2電子性質 2
1-1-3電子傳輸 3
1-1-4光學特性 4
1-2 超快雷射激發-探測光譜 5
1-3 實驗動機 10
第二章 石墨烯樣品製備簡介 11
2-1 石墨烯薄膜製備 11
2-1-1機械撥離法 11
2-1-2碳化矽表面熱裂解磊晶法 12
2-1-3化學氣相沉積法 12

2-2 石墨烯樣品基本量測 14
2-2-1結構特性 14
2-2-2可見光波段特性光譜 18
第三章 飛秒雷射激發-探測光譜 20
3-1 石墨烯載子超快動力學 20
3-2 石墨烯電子與聲子耦合作用 23
3-3 飛秒激發-探測光譜 26
3-3-1超快雷射光激發-探測系統架設 26
3-3-2空間重合與時間重合 30
3-3-3超快雷射光激發-探測系統基本特性校準與量測 30
3-4 飛秒激發-探測光譜量測方法與步驟 32
第四章 超快雷射激發-探測量測結果 33
4-1 光激發-探測量測數據結果與分析 34
4-1-1不同製程石墨烯之載子超快動力學 34
4-1-2單層石墨烯之載子超快動力學 36
4-1-3單層與多層數石墨烯之載子超快動力學 41
4-1-4單層與多層數石墨烯在不同溫度下之載子超快動力學 43
4-2 光激發-探測量測數據討論與統整 46
第五章 結論與未來展望 47
參考文獻 49
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