在卫星物联网 (IoT)场景中, 随着终端数量不断增加, 频谱资源日益紧张。传统的随机接入技术频谱利用率较低, 使得传统随机接入协议不适用于未来卫星 IoT的高并发业务需求。同时, 卫星通信链路长, 开放性强, 难以保证特种终端信号的安全性。对此, 本文提出一种适用于卫星 IoT的混合随机接入方案。该方案引入重叠传输的容量提升与安全性优势, 利用扩频码对瞬时功率谱密度的控制能力, 构造功率域非正交接入条件, 并通过接收端的迭代分离实现稳健接收。对本文所提方案的吞吐量性能进行闭式解推导分析与计算机仿真, 结果表明, 与传统的随机接入协议相比, 所提方案可提高系统吞吐量。同时, 相较于常用信号隐藏方法, 所提方法利用常规接入数据包的功率优势, 强化了波形隐藏效果, 提升了特种信息接入的安全性。

石墨烯（Gr）及其他类石墨烯的二维（2D）材料，包括六方氮化硼（h-BN）、过渡金属硫族化合物（TMDCs）等，自发现以来便以其独特的物理性质受到了研究人员的青睐。由这些二维层状材料相互堆叠形成的范德瓦尔斯异质结（vdW）因具有很多优异的性质而成为最近的研究热点。本课题组首先制备了大面积、高质量的单层石墨烯及二硫化钼（MoS₂），然后将石墨烯薄膜利用光刻及等离子体刻蚀技术制作成石墨烯条带，最后将MoS₂转移至石墨烯条带上构成石墨烯-MoS₂垂直异质结（Gr-MoS₂）。测试后发现，基于Gr-MoS₂垂直异质结的光电探测器的光电流为单层MoS₂器件的250倍，光响应度为单层MoS₂器件的750倍。光电性能的提高证明了这种由石墨烯和MoS₂堆叠而成的异质结在将来的光电器件及光电子集成电路中具有广阔的应用前景。

以采用化学气相沉积法(CVD)生长的单层石墨烯为导电电极、四硫代钼酸铵水溶液为电解质, 通过电化学沉积法合成了二硫化钼/石墨烯(MoS2/graphene)垂直异质结。将合成的MoS2/graphene垂直异质结通过CVD在氢气(H2)和氩气(Ar)环境下进行退火处理。利用拉曼光谱、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)系统地分析了样品的物质成分、表面形貌和厚度等。这种简单、环保、低成本的制备大面积MoS2/graphene垂直异质结的方法具有普遍适用性, 为其他垂直异质结的制备开辟了新途径。

近几年来, 二维(2D)材料的研究, 已成为纳米科学最令人兴奋的领域之一。其中液相分离具有层状结构的块体材料来制备二维材料的方法成为研究热点 。相比于化学气相沉积(CVD)等自下而上的制备方法, 通过块体层状材料的剥离制备二维材料及其分散液的方法具有低成本、可大规模生产的优势。在这里主 要研究以液相剥离(LPE)的方法制备石墨烯(graphene)、六方氮化硼(h-BN)和四种过渡金属硫属化物(TMDs)溶液, 这种水溶性的二维材料具有绿色环保、成本 低等优点。使用拉曼光谱(Raman), 原子力显微镜(AFM), 扫描电子显微镜(SEM)等仪器对研制的层状纳米片的物质组分、表面结构等进行表征, 通过紫外(UV) 吸收光谱估算出不同离心转速下的浓度, 最后通过电化学工作站的循环伏安法(cyclic voltammetry)测出用于MoS2纳米片电解质门控的离子液体体电容, 分析 可见制得的二维材料纳米片平均尺寸在400 nm左右, 离子溶液的体电容为1.21 F/cm3, 该体电容是研究电子器件性能的关键性参数。上述表征结果对基于水溶 性二维材料纳米片的电子器件研究有着重要的科学与应用价值。