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lfaitaoyao金蟲 (著名寫手)
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[交流]
中國科大揭示石墨烯有序晶界的范霍夫奇異性
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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)侯建國、王兵教授研究組利用掃描隧道顯微術(shù)(STM)研究石墨烯有序晶界，揭示了原子尺度分辨的有序晶界結(jié)構(gòu)，證明了有序晶界中存在范霍夫奇異性(VHS)。相關(guān)研究成果發(fā)表在Physical Review Letters 上。 晶界是石墨烯材料中的一種結(jié)構(gòu)缺陷，通常是生長過程中各晶粒間取向差異所致，常見于通過化學(xué)氣相沉積(CVD)生長的較大面積石墨烯。與其他晶體材料相似，石墨烯中晶界的存在也會顯著影響其物理性質(zhì)，特別是在石墨烯基電子器件中的晶界會極大地影響其電子學(xué)性質(zhì)。一般認為，作為結(jié)構(gòu)缺陷，晶界對石墨烯器件的電子學(xué)性質(zhì)是有害的，如降低石墨烯的電導(dǎo)率和電子遷移率等。有理論預(yù)言，石墨烯的有序晶界類似于一種準一維的周期結(jié)構(gòu)，其電子能帶中存在所謂的范霍夫奇點（VHS），從而在費米能級附近表現(xiàn)出顯著的電子態(tài)密度峰。 研究人員利用掃描隧道顯微術(shù)，在實驗上表征了多種具有原子尺度分辨的石墨烯有序晶界結(jié)構(gòu)，并利用掃描隧道譜學(xué)技術(shù)在實驗上首次證明了石墨烯中有序晶界存在范霍夫奇異性引起的電子態(tài)（VHS態(tài)）。通過比較石墨烯中有序晶界和無序晶界的電子學(xué)行為，分析了有序晶界中VHS態(tài)及無序晶界中的局域化電子態(tài)的差異，有助于理解相關(guān)輸運研究中相互矛盾的結(jié)果。結(jié)合理論計算，表明VHS態(tài)可以有效地提高石墨烯的載流子濃度。基于這一結(jié)果，研究組提出了一種可能的內(nèi)嵌有序晶界的石墨烯條帶結(jié)構(gòu)，可用于提高基于石墨烯條帶結(jié)構(gòu)器件的電子輸運性質(zhì)和器件效應(yīng)。 研究組的博士生馬傳許和孫海峰是論文的共同第一作者。 |
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