《石墨烯對X射線輻射回響特性及機理研究》是依託清華大學，由任天令擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：石墨烯對X射線輻射回響特性及機理研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：任天令
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
石墨烯是一種具有諸多優越物理特性的新型納米材料，已在新型電子器件、能量存儲、光電探測等方面產生大量研究成果。石墨烯獨特的零帶隙能帶結構、超高的遷移率預示其具有極強的X射線波段探測套用潛力，有望實現超快寬譜X射線脈衝回響探測。然而，基於石墨烯的X射線探測技術研究尚屬空白，亟需開展相關研究彌補空白。本項目擬開展石墨烯對X射線輻射回響及機理研究，為基於石墨烯的X射線探測套用研究提供理論基礎與技術途徑。主要研究內容包括：1. 石墨烯與器件的X射線輻射回響特性研究；2. 石墨烯與X射線作用機理研究；3. 石墨烯對X射線輻射回響特性的影響因素研究；4. 基於石墨烯的X射線探測器結構探索研究。申請人團隊在石墨烯材料製備技術、光電探測器等方面開展了一系列創新研究工作，具備雄厚的研究基礎。本項目是新型材料X射線探測領域一次全新的探索，具有重要的科學意義與潛在套用價值。
結題摘要
石墨烯是一種具有諸多優越物理特性的新型納米材料，已在新型電子器件、能量存儲、光電探測等方面產生大量研究成果。同時，石墨烯的零帶隙能帶結構理論上可以吸收任意波長的光，預示其具有優異的X射線波段探測套用潛力，同時石墨烯遷移率極高有望研製出高速探測器。本項目主要從以下四個層面展開研究並取得了相關的成果：1. 探索了CVD法製備及轉移石墨烯的工藝，開發雷射製備石墨烯的加工技術。2. 建立了石墨烯能帶模型，實時測量並分析了石墨烯對X射線的輻射回響特性。3. 製備了石墨烯/矽異質結X射線探測器。利用直流X射線源與脈衝X射線源分別對單層石墨烯/矽探測器、被PMMA覆蓋的單層石墨烯/矽探測與雷射直寫石墨烯/矽探測器進行了輻射回響測試。實驗結果顯示，基於石墨烯/矽的探測器具有較好的輻射回響特性，通過與傳統矽基探測器相比單位面積的輻射回響度高出9倍，回響時間為納秒級，分析了各種探測器輻射回響性能差異的原因。4. 進行了雷射直寫石墨烯/矽異質結探測器的總輻射劑量實驗，發現較高的X射線劑量輻射下，探測器性能有會有所下降，然而通過老化和烘烤處理後，器件表面被鈍化有助於減少電荷陷阱與總輻射劑量對器件性能的影響，探測器在輻射場下的穩定性被顯著提升。上述研究成果從材料製備、X射線探測器理論及設計、探測器穩定性分析、全面深入的進行了相關的基礎研究，並取得了一系列重要的成果，為石墨烯材料在輻射領域的套用提供基礎，有望促進基於石墨烯的輻射探測器技術發展。
