单晶Ir(111)上的石墨烯的生长,结构及硅插层

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室 作者:孟 蕾

  在金属表面有望生成出单层单晶石墨烯。金属上外延生长的石墨烯有两个主要的特征:首先,虽然石墨烯和这些金属基底都有六重对称性,但是它们的晶格参数是不相同的;另外,石墨烯和这些金属基底有着或强或弱的相互作用。

  基于以上这两点,为了使系统的能量达到最低,石墨烯可能会受到应力或者相对于金属基底旋转一定的角度。通常,这种旋转会引起摩尔点的产生。通过低能电子衍射,扫描隧道显微镜和第一性原理等手段,系统地研究了单晶Ir(111)上石墨烯的生长和其多取向的摩尔结构。

  实验结果表明不同转角的石墨烯与基底的相互作用是不相同的,从而导致不同程度的起伏,并且可以很好地控制石墨烯的生长条件,从而获得相对于基底不同取向的石墨烯。理论计算给出了不同转角石墨烯的几何参数及电荷转移的结果,表明在Ir(111)表面不同转角的石墨烯宏观上都是存在着一个相对较弱的相互作用,这可能就是导致几种不同转角的石墨烯存在的原因。

  之后在石墨烯与Ir 之间成功地实现了硅插层,并通过扫描隧道显微镜,扫描隧道显微谱和拉曼谱等手段表征了硅插层后的石墨烯的结构及电子态,证明通过硅插层让石墨烯脱离基底的作用,实现石墨烯的自由化,保持了外延生长石墨烯的高质量。

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