研究目的
展示一种在电隔离少层石墨烯中可逆诱导点状波纹并测量其输运性质变化的方法,证实微观起伏变化能单独解释石墨烯非理想载流子迁移率的原因。
研究成果
该研究表明,静电操控技术可被用于反复分离出少层石墨烯的各层结构,并测量当局部点状波纹形成与拉伸时传输特性的变化。这些由微观褶皱导致的电阻增大幅度足以解释文献中报道的石墨烯载流子迁移率偏低现象。该方法还可拓展应用于研究其他波纹效应,包括机械性能、电子-空穴池的形成以及带隙的产生。
研究不足
石墨烯操控的横向延伸范围尚不明确,因此无法对局部诱导应变或负载进行定量测定。当层数超过4层时存在一定模糊性,但对于n≤4的情况,该方法与拉曼光谱和原子力显微镜在石墨烯层数计数方面具有互补性。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用多探针法结合局部探针静电操控技术,在可控且可重复地扰动机械剥离的少层石墨烯以形成局部波纹或褶皱的同时,测量其电阻变化。
2:样品选择与数据来源:
石墨烯样品通过机械剥离高取向热解石墨至硅基底上90纳米SiO?层表面制备。首先通过扫描电子显微镜(SEM)初步识别含少层石墨烯的薄片,再经拉曼光谱和原子力显微镜(AFM)确认。
3:实验设备与材料清单:
样品在超高真空(UHV)环境下的Omicron多探针系统中于200°C退火一小时。探针由钨丝电化学蚀刻制成,并在UHV腔室中退火以去除表面氧化层。
4:实验流程与操作步骤:
将右侧探针偏置至±0.1V、±0.2V和±0.5V,在垂直于石墨烯层的z方向上以恒定速度向石墨烯靠近和远离各十次,每个电压值重复操作。
5:1V、±2V和±5V,在垂直于石墨烯层的z方向上以恒定速度向石墨烯靠近和远离各十次,每个电压值重复操作。
数据分析方法:
5. 数据分析方法:将测量的电流响应拟合至网络模型,以量化石墨烯局部诱导波纹导致的面内和面外薄层电阻增加。
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