中國粉體網(wǎng)6月15日訊  近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)單分子科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)利用掃描隧道顯微術(shù)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”。研究成果6月6日發(fā)表在《物理評論快報》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生長方向差異所致，常見于通過化學(xué)氣相沉積方法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)，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(zhǔn)一維的周期結(jié)構(gòu)，其電子態(tài)密度在特定的能量值存在不連續(xù)的奇異點(diǎn)，即所謂的“范霍夫奇點(diǎn)”，從而在這些能量值表現(xiàn)出顯著的電子態(tài)密度峰。但該理論預(yù)言此前還未從實(shí)驗(yàn)上得到證實(shí)。

    據(jù)該研究團(tuán)隊(duì)的王兵教授介紹，他們利用掃描隧道顯微術(shù)，在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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)。他們通過比較石墨烯中有序晶界和無序晶界的電子學(xué)行為，分析了有序晶界中范霍夫奇異性引起的電子態(tài)與無序晶界中的局域化電子態(tài)的差異，并結(jié)合理論計算，表明范霍夫奇異性引起的電子態(tài)可以有效地提高石墨烯的載流子濃度。

    基于這一結(jié)果，該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)，有可能應(yīng)用于提高基于石墨烯條帶結(jié)構(gòu)器件的電子輸運(yùn)性質(zhì)和器件效應(yīng)，為相關(guān)材料和器件設(shè)計提供了一種新的思路。