|
本报讯 最近电子科学与工程学院王欣然教授与施毅教授课题组在石墨烯氮化硼异质结（GBN）的应变研究领域取得了重要进展，相关研究结果发表于近期的Scientific Reports（Sci Rep 2, 893，2012）上。
石墨烯凭借其优异的电学表现成为半导体产业有望替代硅基器件的前景材料，近年来在科学界引起了研究热潮。如何将金属性的石墨烯转变为真正意义具有带隙的半导体，是石墨烯走向半导体市场的关键难题。科研工作者为此作出了诸多的努力，其中一个热门的方向就是基于“石墨烯应变工程”这一理论预测而展开的。
有着“白石墨烯”之称的六方氮化硼与石墨烯有着相似的晶格结构，该材料表面高度平整，与石墨烯相互作用极弱，用它来作为石墨烯的衬底材料，不仅可以大大提高石墨烯的电学性能，还有可能通过二者的晶格匹配实现打开石墨烯带隙的愿望。王欣然与施毅课题组从实验上实现了石墨烯与氮化硼的嫁接，并首先对GBN异质结的机械和热力学性质进行了研究。
在制备GBN样品的过程中，实验人员发现了石墨烯在热退火过程中会形成三角形应变结构。利用石墨烯和氮化硼两种材料热膨胀系数的差异，实验人员通过热退火不断增加应变的强度，并采用拉曼光谱成像技术跟踪这一过程。最终的实验数据给出了25℃至900℃范围内的石墨烯热膨胀系数，与目前理论界给出的计算结果相吻合。实验人员还对GBN中的三角应变形貌变化情况进行了原子力显微镜成像跟踪，结合分子动力学模拟，合理地解释了GBN中三角应变的形成和分布机制，这一结果同时得到了拉曼光谱成像实验的证实。这一结果推广了GBN研究领域已有的成果，为进一步通过应变设计来研究石墨烯能带工程、最终实现石墨烯半导体化作出了贡献。
该项研究得到国家重大科学研究计划项目、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省高校优势学科建设工程项目等资助。
|
