CN110078054A - 一种石墨烯-碳纳米管三维复合物的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种石墨烯‑碳纳米管三维复合物的制备方法及其应用，该复合物可应用于构筑选择性超快光电探器，可通过各波段强吸收主单元与基单元的探测差值，实现紫外‑可见‑近红外多波段高灵敏超快探测；通过栅压调控各主单元的探测开关，实现紫外、可见、近红外各波段的切换探测。此外，石墨烯‑碳纳米管三维复合物也是热导材料，其三维传输通道可显著提高器件的散热效率，延长工作寿命。

Description

一种石墨烯-碳纳米管三维复合物的制备方法及其应用

技术领域

本发明属于技术复合物领域，具体涉及石墨烯-碳纳米管三维复合物的制备方法及其应用。

背景技术

高温催化裂解化学气相沉积法可以生长出垂直于衬底表面、定向生长的碳纳米管阵列，以及碳纳米管阵列顶端覆盖一层石墨烯薄膜的石墨烯-碳纳米管三维复合物。生长过程中，氩气是保护性气体，氢气是还原性气体，酞箐铁（FeC32N8H16）是生长碳纳米管和石墨烯-碳纳米管三维复合物的唯一一个化学药剂，既是碳源供给又是催化剂供给。酞箐铁化学式中的铁原子和碳原子个数比为1:32，作为碳源可以提供充足的碳原子，同时又能在高温下也裂解出催化剂铁原子。在550℃时，酞箐铁开始升华，在惰性气体氩气保护下随着气流逐渐漂移向900℃的高温生长温区。同时，在漂移过程中，酞箐铁不断裂解成碳原子和铁原子，再在气流中飘降粘附到硅衬底上，最后在还原性气体氢气和催化剂铁原子作用下，碳以管的形式析出，自下而上不断生长成碳纳米管。该生长碳纳米管的方式是自下而上的底端生长机理。催化剂铁离子与硅衬底表面粘附力强，碳则以管状形式从铁离子表面析出不断向上生长，因此是底端生长模型机理。再生长过程中，氢气作为还原性气体参与碳纳米管的生长，对其生长有很大影响，直接影响碳纳米管的尖端形貌。在实验上，当氢气流量小于30sccm时，生长的是碳纳米管与石墨烯的三维复合物；当氢气流量大于等于30sccm时，生长的是碳纳米管阵列。氢气流量以10sccm为参考点，随着气流量的增加，增加到30sccm，碳纳米管阵列尖端的石墨烯片逐渐减小，直至没有石墨烯片。但当氢气流量再增大，超过30sccm时，碳纳米管阵列的形貌基本不再变化，只是会因为氢气气流加上氩气气流，使石英管中的气流过大将碳纳米管吹倒。理论上，当氢气流量过少时，氢气还原酞箐铁中的碳后，氢气不足，难以使得酞箐铁中的碳环完全打开，碳不能以碳原子的形式存在而是以碳环形式存在形成石墨烯。如果氢气流量进一步减小，还原出的碳会更少，碳纳米管的生长就会受到影响，更多的会生成较厚层的石墨片；当氢气流量增加时，酞箐铁中的碳都被还原成了亚稳态的碳原子，碳原子以管状形式生长成碳纳米管。因此，氢气流量在28sccm-35sccm时，生长的碳纳米管阵列最好，垂直、定向生长，分布均匀，高度一致，且纯度高；氢气流量在8sccm-13sccm之间时，生长的碳纳米管-石墨烯复合物最好，垂直定向生长的碳纳米管阵列顶端覆盖层石墨烯薄膜，将碳纳米管阵列尖端完全覆盖。

发明内容

本发明目的是基于技术背景，提出一种石墨烯-碳纳米管三维复合物的制备方法及其应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

石墨烯-碳纳米管三维复合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：

步骤1：准备药剂酞箐铁和生长衬底：裁剪生长衬底硅片，在丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗，将硅片烘干放置于石英舟之上，再将酞箐铁粉末放置在硅片衬底上；

步骤2：石英舟置于石英管反应腔内：将石英舟推至加热炉最边沿处，防止酞箐铁推入加热炉内提前升华；

步骤3：通入氩气并开始加热升温：打开保护性气体氩气气瓶阀门，再打开气体流量仪将其设置为60sccm，开始对加热炉进行升温，目标温度为900℃，加热速率设置为0.5℃/s；

步骤4：通入氢气：打开氢气气瓶的阀门，再将气体流量计的氢气流量设置为10sccm，此时酞箐铁在加热炉的管口并未达到升华温度，待管内氢气充满整个石英管后再将酞箐铁移动到升华温区，必须保证氢气完全到达硅衬底生长区域后，酞箐铁再开始升华，所以通入氢气10分钟后再开始下一步操作；

步骤5：移动石英舟到生长温区：将石英管以1cm/min的速度推进，推进过程中可以看到酞箐铁升华成黑绿色气体，并且炉内温度稍有降低；

步骤6：石墨烯-碳纳米管三维复合物的生长：石英管推进后，酞箐铁此时处于炉内高温区，迅速升华、裂解、并汽化，硅片衬底也正处在生长温区内，在还原性氢气和催化剂铁颗粒作用下，硅片衬底上开始先生长碳纳米管阵列，当生长过程中氢气不断消耗而不足时，再开始在碳纳米管阵列顶端形成石墨烯层，整个生长过程共15分钟；15分钟后关掉氢气，停止加热；

步骤7：降温冷却：炉内在氩气保护下逐渐降温，自然冷却3小时至室温，在加热炉降温整个过程中，依然通入保护气体氩气，以防止石墨烯-碳纳米管三维复合物在高温下被氧化；

步骤8：取出石墨烯-碳纳米管三维复合物：待加热炉冷却至室温时，关闭氩气和气体流量计，打开石英管入气端拉出石英舟，此时可看到石英舟上的硅衬底变为灰白色，其灰白色物即是石墨烯-碳纳米管三维复合物。碳纳米管是黑色的，石墨烯层数越少颜色越浅，单层石墨烯只有一个原子层厚度，肉眼是看不到的。而该方法生长的三维复合物是碳纳米管顶端覆盖一层石墨烯，覆盖的这层石墨烯是多层石墨烯，所以复合物的颜色是灰白色，而不是黑色。

进一步的，步骤1中，超声清洗时间是10分钟，酞箐铁粉末规整成2×2cm2的正方形，设置在距离硅片衬底的边沿2cm-8cm之间。

进一步的，步骤3中加热炉内保持时间设置为150分钟，其中加热炉内温度达到900℃，以0.5℃/s的速率升温，需要30分钟，为了使温度更稳定再延续20分钟，再加上生长时间，以及仪器和人为等实验因素的时间延续，炉内保持时间至少需要110分钟，为了有充足的时间及适宜的生长环境，所以将加热炉内保持时间设置为150分钟最佳。

进一步的，步骤5中石英管推进6厘米使得酞箐铁和硅衬底都在指定的位置区域内。

进一步的，加热炉通过温控系统加热。

进一步的，步骤8中用镊子取下长有石墨烯-碳纳米管三维复合物的硅片后，再将石英舟用酒精棉球清洗、放入指定位置，并清理试验台和仪器设备。

一种石墨烯-碳纳米管三维复合物的应用，其特征在于：所述石墨烯-碳纳米管三维复合物应用于性超快光电探器。

进一步的，复合物为载流子的3D传输通道，该传输通道同时也是热载流子的三维传输[魏1] ；复合物为吸光材料通过对石墨烯-碳纳米管修饰不同波段强吸收的纳米晶粒，以增大各波段吸收差异；再制备FET结构的紫外、可见、近红外波段选择性强吸收阵列单元，最后将各波段探测单元集成于同一硅衬底上。

由于发明石墨烯-碳纳米管三维复合物的制备方法和及其的应用，从而可以得到以下有益效果：

该复合物是采用高温催化裂解化学气相沉积法在二氧化硅衬底或硅片衬底上生长而成，其工艺简单，操作容易。该工艺法通过改变氢气的气体流量，生长出石墨烯-碳纳米管三维复合物。所生长的碳纳米管是多壁碳纳米管，垂直、均匀、定向生长，其高度为6μm -10μm，单根碳管直径为20 nm -100nm。所生长的石墨烯为多层石墨烯薄膜。

该复合物可应用于选择性超快光电探器，可通过各波段强吸收主单元与基单元的探测差值，实现紫外-可见-近红外多波段高灵敏超快探测；通过栅压调控各主单元的探测开关，实现紫外、可见、近红外各波段的切换探测。此外，石墨烯-碳纳米管三维复合物也是热导材料，其三维传输通道可显著提高器件的散热效率，延长工作寿命。

附图说明

以下结合附图对本发明做进一步详细描述。

图1是碳纳米管阵列的拉曼图谱。

图2是石墨烯-碳纳米管三维复合物的拉曼图谱。

图3是氢气流量为30sccm，氩气流量为60sccm时碳纳米管阵列俯视图。

图4是氢气流量为30sccm，氩气流量为60sccm时碳纳米管阵列侧视图。

图5是氢气流量减小至10sccm时，石墨烯-碳纳米管三维复合物俯视图。

图6是氢气流量减小至10sccm时，石墨烯-碳纳米管三维复合物侧视图。

图7是紫外-可见-近红外选择性超快光电探器结构示意图。

图8是复合物的电和热输运机制示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1-3所示，石墨烯-碳纳米管三维复合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：

步骤1：准备药剂酞箐铁和生长衬底：裁剪生长衬底硅片，在丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗，将硅片烘干放置于石英舟之上，再将酞箐铁粉末放置在硅片衬底上；

步骤2：石英舟置于石英管反应腔内：将石英舟推至加热炉最边沿处，防止酞箐铁推入加热炉内提前升华；

步骤3：通入氩气并开始加热升温：打开保护性气体氩气气瓶阀门，再打开气体流量仪将其设置为60sccm，开始对加热炉进行升温，目标温度为900℃，加热速率设置为0.5℃/s；

步骤4：通入氢气：打开氢气气瓶的阀门，再将气体流量计的氢气流量设置为10sccm，此时酞箐铁在加热炉的管口并未达到升华温度，待管内氢气充满整个石英管后再将酞箐铁移动到升华温区，必须保证氢气完全到达硅衬底生长区域后，酞箐铁再开始升华，所以通入氢气10分钟后再开始下一步操作；

步骤5：移动石英舟到生长温区：将石英管以1cm/min的速度推进，推进过程中可以看到酞箐铁升华成黑绿色气体，并且炉内温度稍有降低；

步骤6：石墨烯-碳纳米管三维复合物的生长：石英管推进后，酞箐铁此时处于炉内高温区，迅速升华、裂解、并汽化，硅片衬底也正处在生长温区内，在还原性氢气和催化剂铁颗粒作用下，硅片衬底上开始先生长碳纳米管阵列，当生长过程中氢气不断消耗而不足时，再开始在碳纳米管阵列顶端形成石墨烯层，整个生长过程共15分钟。15分钟后关掉氢气，停止加热；

步骤7：降温冷却：炉内在氩气保护下逐渐降温，自然冷却3小时至室温，在加热炉降温整个过程中，依然通入保护气体氩气，以防止石墨烯-碳纳米管三维复合物在高温下被氧化；

步骤8：取出石墨烯-碳纳米管三维复合物：待加热炉冷却至室温时，关闭氩气和气体流量计，打开石英管入气端拉出石英舟，此时可看到石英舟上的硅衬底变为灰白色，其灰白色物即是石墨烯-碳纳米管三维复合物。碳纳米管是黑色的，石墨烯层数越少颜色越浅，单层石墨烯只有一个原子层厚度，肉眼是看不到的。而该方法生长的三维复合物是碳纳米管顶端覆盖一层石墨烯，覆盖的这层石墨烯是多层石墨烯，所以复合物的颜色是灰白色，而不是黑色。

步骤1中，超声清洗时间是10分钟，酞箐铁粉末规整成2×2cm2的正方形，设置在距离硅片衬底的边沿2cm-8cm之间。

步骤3中加热炉内保持时间设置为150分钟，其中加热炉内温度达到900℃，以0.5℃/s的速率升温，需要30分钟，为了使温度更稳定再延续20分钟，再加上生长时间，以及仪器和人为等实验因素的时间延续，炉内保持时间至少需要110分钟，为了有充足的时间及适宜的生长环境，所以将加热炉内保持时间设置为150分钟最佳。

步骤5中石英管推进6厘米使得酞箐铁和硅衬底都在指定的位置区域内。

加热炉通过温控系统加热。

步骤8中用镊子取下长有石墨烯-碳纳米管三维复合物的硅片后，再将石英舟用酒精棉球清洗、放入指定位置，并清理试验台和仪器设备。

一种石墨烯-碳纳米管三维复合物的应用，其特征在于：所述石墨烯-碳纳米管三维复合物应用构筑性超快光电探器。

复合物为吸光材料及载流子的3D传输通道，并通过对石墨烯-碳纳米管修饰不同波段强吸收的纳米晶粒，以增大各波段吸收差异；再制备FET结构的紫外、可见、近红外波段选择性强吸收阵列单元，最后将各波段探测单元集成于同一硅衬底上。此外，石墨烯-碳纳米管三维复合物也是热导材料，其三维传输通道可显著提高器件的散热效率，延长工作寿命。

本发明的工作原理与工作过程如下：

具体操作如下：

1）实验药剂酞箐铁和生长衬底的准备：

将衬底硅片，裁剪成所需尺寸。分别在丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗10分钟，然后将硅片烘干放置于石英舟之上。再将酞箐铁粉末规整成2×2cm2的正方形，距离硅片衬底的边沿2cm-8cm之间。

2）石英舟放置于石英管反应腔：

将石英管的入气端打开，将石英舟放置于石英管中，再用石英钩将石英舟推至加热炉最边沿处，最后关紧石英管的入气端。在推石英舟时，必须保证石英舟推至加热炉边沿即可。一定不能将酞箐铁推入加热炉内，防止酞箐铁提前升华。

3）通入氩气并开始加热升温：

打开保护性气体氩气气瓶阀门，再打开气体流量仪将其设置为60sccm。然后开启加热炉温控系统将其设置为900℃，加热速率设置为0.5℃/s，保持时间设置为150分钟。加热升温过程是一个重要环节，为石墨烯-碳纳米管三维复合物的生长提供稳定的氩气氛围。加热炉内温度达到900℃，以0.5℃/s的速率升温，需要30分钟，为了使温度更稳定再延续20分钟，再加上生长时间，炉内保持时间至少需要110分钟。并且因为各个设置过程，设备需要一个准备响应时间，为了有充足的时间及适宜的生长环境，所以将加热炉内保持时间设置为150分钟最佳。

4）通入氢气：

氢气在石墨烯-碳纳米管三维复合物的生长过程中为还原性气体。先将氢气气瓶的阀门打开，再将气体流量计的氢气流量设置为10sccm。此时酞箐铁在加热炉的管口并未达到升华温度，待管内氢气充满整个石英管后再将酞箐铁移动到升华温区。必须保证氢气完全到达硅衬底生长区域后，酞箐铁再开始升华，所以通入氢气10分钟后再开始下一步操作。

5）移动石英舟到生长温区：

待氢气通入10分钟后，将石英管以1cm/min的速度推进6厘米。推进过程中可以看到酞箐铁升华成黑绿色气体，并且炉内温度稍有降低。因此每分钟推进石英管1厘米以保证炉内温度场的稳定，共推进6厘米使得酞箐铁和硅衬底都在指定的位置区域内。

6）石墨烯-碳纳米管三维复合物的生长：

石英管推进后，酞箐铁此时处于炉内高温区，迅速升华、裂解、并汽化，硅片衬底也正处在生长温区内，在还原性氢气和催化剂铁颗粒作用下，硅片衬底上开始先生长碳纳米管阵列，当生长过程中氢气不断消耗而不足时，再开始在碳纳米管阵列顶端形成石墨烯层，整个生长过程共15分钟。15分钟后关掉氢气，停止加热；

7）降温冷却：关掉加热炉后，炉内在氩气保护下逐渐降温，自然冷却3小时至室温。在加热炉降温整个过程中，依然通入保护气体氩气，以防止石墨烯-碳纳米管三位复合物在高温下被氧化。

8）取出石墨烯-碳纳米管三维复合物：

待加热炉冷却至室温时，关闭氩气和气体流量计，打开石英管入气端拉出石英舟，此时可看到石英舟上的硅衬底变为灰白色，其灰白色物即是石墨烯-碳纳米管三维复合物。碳纳米管是黑色的，石墨烯层数越少颜色越浅，单层石墨烯只有一个原子层厚度，肉眼是看不到的。而该方法生长的三维复合物是碳纳米管顶端覆盖一层石墨烯，覆盖的这层石墨烯是多层石墨烯，所以复合物的颜色是灰白色，而不是黑色。

碳纳米管：

氢气流量为30sccm，氩气流量为60sccm时，生长的碳纳米管阵列图所示，图（3）是碳纳米管阵列的俯视图，图（4）是侧视图。

图1是碳纳米管阵列的拉曼图谱，生长的碳纳米管为中间是空心的多壁碳纳米管，碳管层与层之间的间距为0.34nm，与石墨的层间距相当，这也是多壁碳纳米管的典型特征之一。并且，所生长的碳纳米管阵列，其单根碳管直径为20 nm -100nm。从拉曼图谱中还可以看到，1350cm^-1和1580cm^-1处的两个特征峰，恰好是多壁碳纳米管的两个特征峰，D（Defects）峰和G（Graphite）峰。

石墨烯-碳纳米管三维复合物：

将氢气流量减小至10sccm，其他条件不变，用同样的方法生长石墨烯-碳纳米管三维复合物，图（5）是石墨烯-碳纳米管三维复合物的俯视图，图（4）是侧视图。 结果发现，生长的石墨烯-碳纳米管三维复合物呈灰白色，而不是之前所看到的纯黑色。通过SEM显微镜对其微观结构进行分析发现，碳纳米管顶端有层薄膜，此膜覆盖在垂直定向的碳纳米管阵列顶端。然而，在生长碳纳米管的整个实验过程中，所用原料只有酞箐铁，因此除了碳源就是催化剂铁，所以推断碳纳米管顶端覆盖的薄膜是碳膜即为多层石墨烯薄膜。单层石墨烯是透明的单原子层薄膜，无法用肉眼看见。随着石墨烯层数的增加，逐渐颜色加深，直到成为石墨片时才呈黑色。因此，碳纳米管顶端灰白色的片状膜是多层石墨烯膜。

拉曼图谱也是表征、分析纳米材料的有效方法之一。通过拉曼图谱的特征峰就可以直接、有效的断定碳纳米管顶端的薄膜是否为多层石墨烯薄膜。图2是石墨烯-碳纳米管的拉曼图谱，用酞箐铁高温催化裂解化学沉积法生长的石墨烯-碳纳米管三维复合物的谱线图。其中1350cm^-1和1580cm^-1是碳纳米管的两个特征峰，D（Defects）峰和G（Graphite）峰。2700 cm^-1对应的峰就是判定石墨烯的特征峰2D峰。因此，可以断定该碳纳米管顶端的灰白色膜是多层石墨烯薄膜。所以氢气流量减小为10sccm，用该生长工艺可以生长石墨烯-碳纳米管三维复合物。

结合图1和图2所述，图1中的碳纳米管阵列的拉曼图谱，该图谱中的特征峰1350cm^-1和1580cm^-1是多壁碳纳米管的特征峰。图2为石墨烯-碳纳米管三维复合物的拉曼图谱，其中有碳纳米管的两个特征峰，而且还有一个明显的2700cm^-1石墨烯的2D特征峰。2700cm^-1处的峰值越强，越能说明石墨烯层数越少，所以一般情况下就是通过2D特征峰来判断石墨烯的。

图（8）所示，一种新型结构的紫外-可见-近红外选择性超快光电探器。采用石墨烯-碳纳米管三维（3D CNTs - G）复合物为吸光材料及载流子的3D传输通道，并通过对3DCNTs - G修饰不同波段强吸收的纳米晶粒，以增大各波段吸收差异；再制备FET结构的紫外、可见、近红外波段选择性强吸收阵列单元，最后将各波段探测单元集成于同一硅衬底上。阵列式的多波段3D CNTs - G光探测，可通过各波段强吸收主单元与基单元的探测差值，实现紫外-可见-近红外（UV-VIS-NIR）多波段高灵敏超快探测；通过栅压调控各主单元的探测开关，实现紫外、可见、近红外各波段的切换探测。此外，石墨烯-碳纳米管三维复合物也是热导材料，其三维传输通道可显著提高器件的散热效率，延长工作寿命。

复合物是CNTs丛林表面覆盖G的3D结构纳米材料, CNTs和G之间是通过化学键连接而成的复合物。原位生长的3D CNTs-G复合物不同与物理方法转移而成的CNTs/G复合物。转移而成的CNTs/G是CNTs和G两种材料通过范德华力吸附粘结而成的三维结构复合物。因此，原位生长而成的3D CNTs-G不仅兼具有CNTs与G超高的电子迁移率、热导率等优异性能，而且具有独特的3D传输通道，能同时进行横、纵方向的载流子快速传输。载流子三维方向的快速传输，使高效、超快的光电探测成为可能，同时解决了光电器件的散热问题。光电器件往往因为光热的聚集而产生过热点，使得器件功效降低或烧坏。3D CNTs-G为光电探测器件提供了三维方向的快速输运通道，避免了光热的聚集、过热点的产生，提高了器件的散热特性，改善了工作效率与寿命。

3D复合物表面的碳纳米管丛林可以修饰不同波段强吸光纳米晶粒，以分别增强紫外、可见、近红外波段的光吸收，实现紫外、可见、近红外各波段的甄别、选择性强吸收。

各波段选择性强吸收阵列主单元与基单元（未修饰任何纳米晶粒的3D CNTs-G）差分求值探测，可避免因吸收材料面积大小不同而导致灵敏度的变化。并且因3D CNTs-G优异的特性及差分探测，器件不仅可以微型化发展且具有超高的灵敏度。

通过栅压开关，可对紫外、可见、近红外光波随意切换探测，也能对紫外到近红外各波段光同时探测。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.石墨烯-碳纳米管三维复合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：

步骤1：准备药剂酞箐铁和生长衬底：裁剪生长衬底硅片，在丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗，将硅片烘干放置于石英舟之上，再将酞箐铁粉末放置在硅片衬底上；

步骤2：石英舟置于石英管反应腔内：将石英舟推至加热炉最边沿处，防止酞箐铁推入加热炉内提前升华；

步骤3：通入氩气并开始加热升温：打开保护性气体氩气气瓶阀门，再打开气体流量仪将其设置为60sccm，开始对加热炉进行升温，目标温度为900℃，加热速率设置为0.5℃/s；

步骤4：通入氢气：打开氢气气瓶的阀门，再将气体流量计的氢气流量设置为10sccm，此时酞箐铁在加热炉的管口并未达到升华温度，待管内氢气充满整个石英管后再将酞箐铁移动到升华温区，必须保证氢气完全到达硅衬底生长区域后，酞箐铁再开始升华，所以通入氢气10分钟后再开始下一步操作；

步骤5：移动石英舟到生长温区：将石英管以1cm/min的速度推进，推进过程中可以看到酞箐铁升华成黑绿色气体，并且炉内温度稍有降低；

步骤6：石墨烯-碳纳米管三维复合物的生长：石英管推进后，此时酞箐铁处于炉内高温区，迅速升华、裂解、并汽化，生长碳纳米管的硅片衬底也正处在生长温区内，在还原性氢气和催化剂铁颗粒作用下，硅片衬底上开始生成石墨烯-碳纳米管三维复合物，15分钟后关掉氢气，停止加热；

步骤7：降温冷却：炉内在氩气保护下逐渐降温，自然冷却3小时至室温，在加热炉降温整个过程中，依然通入保护气体氩气，以防止石墨烯-碳纳米管三维复合物在高温下被氧化；

步骤8：取出石墨烯-碳纳米管三维复合物：待加热炉冷却至室温时，关闭氩气和气体流量计，打开石英管入气端拉出石英舟，此时可看到石英舟上的硅衬底变为灰白色，其灰白色物即是石墨烯-碳纳米管三维复合物。

2.根据权利要求1所述的石墨烯-碳纳米管三维复合物的制备方法，其特征在于：步骤1中，超声清洗时间是10分钟，酞箐铁粉末规整成2×2cm2的正方形，设置在距离硅片衬底的边沿2cm-8cm之间。

3.根据权利要求1所述的石墨烯-碳纳米管三维复合物的制备方法，其特征在于：步骤3中加热炉内保持时间设置为150分钟。其中加热炉内温度达到900℃，以0.5℃/s的速率升温，需要30分钟，为了使温度更稳定再延续20分钟，再加上生长时间，以及仪器和人为等实验因素的时间延续，炉内保持时间至少需要110分钟，为了有充足的时间及适宜的生长环境，所以将加热炉内保持时间设置为150分钟最佳。

4.根据权利要求1所述的石墨烯-碳纳米管三维复合物的制备方法，其特征在于：步骤5中石英管推进6厘米使得酞箐铁和硅衬底都在指定的位置区域内。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的石墨烯-碳纳米管三维复合物的制备方法，其特征在于：加热炉通过温控系统加热。

6.根据权利要求1所述的石墨烯-碳纳米管三维复合物的制备方法，其特征在于：步骤8中用镊子取下长有石墨烯-碳纳米管三维复合物的硅片后，再将石英舟用酒精棉球清洗、放入指定位置，并清理试验台和仪器设备。

7.一种石墨烯-碳纳米管三维复合物的应用，其特征在于：所述石墨烯-碳纳米管三维复合物应用于性超快光电探器。

8.根据权利要求7所述的一种石墨烯-碳纳米管三维复合物的应用，其特征在于：复合物为吸光材料及载流子的3D传输通道，并通过对石墨烯-碳纳米管修饰不同波段强吸收的纳米晶粒，以增大各波段吸收差异；再制备FET结构的紫外、可见、近红外波段选择性强吸收阵列单元，最后将各波段探测单元集成于同一硅衬底上。