《表1 不同石墨烯层数的石墨烯/硅器件性能参数》

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《基于石墨烯的肖特基结辐射伏特同位素电池》

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图5为暗环境下单层/少层的石墨烯/硅肖特基结换能单元器件的二极管特性。从图中可以看出，在零偏压下，少层石墨烯器件的暗电流相较于单层石墨烯器件低，说明适当增加石墨烯层数可以抑制器件的暗电流。对不同层数的石墨烯/硅器件在暗环境下的ln J-V特性曲线中的线性部分进行拟合，如图5 (b）所示，图中切线斜率为器件的理想因子。器件的基本性能参数见表1，从表中可知，单层石墨烯器件的理想因子为2.2，而少层石墨烯器件的理想因子为1.7，适当增加石墨烯的层数可以改善石墨烯/硅器件的理想因子，使器件的肖特基结特性得到提升。从表中可以进一步看出，单层石墨器件的反向饱和电流密度J0为1.68×10-7 A/cm2，少层石墨器件的反向饱和电流密度J0为8.34×10-8 A/cm2，与图5中所示的器件暗电流测试结果几乎一致。因而，后续实验均采用少层石墨烯。不可忽视的是，通过实验得到的单层石墨烯与n型硅的势垒高度要高于理论计算的0.7～0.8 eV，这主要是由于空气中的氧分子和水分子对石墨烯的自然p型掺杂结果造成的，说明对石墨烯进行掺杂可有效改善石墨烯的性能，提高其肖特基结的势垒高度。