【產(chǎn)通社，3月17日訊】中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所（Institute of Semiconductors Chinese Academy of Sciences, ISCAS）官網(wǎng)消息，單層石墨烯（SLG）因?yàn)槠浣鼜椀垒斶\(yùn)和高遷移率等獨(dú)特性質(zhì)以及在納米電子和光電子器件方面所具有的潛在應(yīng)用而受到了廣泛的研究和關(guān)注。每個(gè)SLG樣品都存在邊界，且SLG與邊界相關(guān)的物理性質(zhì)強(qiáng)烈地依賴于其邊界的取向。在本征SLG邊界的拉曼光譜中能觀察到一階聲子模-D模，而在遠(yuǎn)離邊界的位置卻觀察不到。研究發(fā)現(xiàn)邊界對(duì)D模的貢獻(xiàn)存在一臨界距離hc，約為3.5納米。但D模的倍頻模-2D模在本征SLG邊界和遠(yuǎn)離邊界處都能被觀察到。因此，D模成為研究SLG的晶疇邊界、邊界取向和雙共振拉曼散射過(guò)程的有力光譜手段。

SLG具有兩種基本的邊界取向：“扶手椅”型和“之”字型。與SLG不同，多層石墨烯（MLG）中每一石墨烯層都具有各自的邊界以及相應(yīng)的邊界取向。對(duì)于實(shí)際的MLG樣品，其相鄰兩石墨烯層的邊界都存在一個(gè)對(duì)齊距離h。h可以長(zhǎng)到數(shù)微米以上，也可短到只有幾個(gè)納米的尺度。當(dāng)MLG的所有相鄰兩石墨烯層的h等于0時(shí)，我們稱之為MLG的完美邊界情況。MLG邊界復(fù)雜的堆垛方式以及存在不同h和取向可顯著影響其邊界的輸運(yùn)性質(zhì)，納米帶的電子結(jié)構(gòu)和邊界局域態(tài)的自旋極化等性質(zhì)。盡管SLG邊界的拉曼光譜已經(jīng)被系統(tǒng)地研究，但由于MLG邊界復(fù)雜的堆垛方式，學(xué)界對(duì)其拉曼光譜的研究還非常少。

最近，中科院半導(dǎo)體所博士生張昕、厲巧巧和譚平恒研究員等人，對(duì)MLG邊界的拉曼散射進(jìn)行了系統(tǒng)研究。他們首先對(duì)MLG邊界進(jìn)行了歸類，發(fā)現(xiàn)N層石墨烯（NLG）的基本邊界類型為NLGjE，即具有完美邊界的jLG置于（N-j） LG上。因此，雙層石墨烯（BLG）的邊界情況可分為BLG1E+SLG1E和BLG2E兩種情況。研究發(fā)現(xiàn)：
（1）NLG1E邊界與具有缺陷結(jié)構(gòu)的NLG的D模峰形相似，其2D模則為NLG和（N-1）LG的2D模的疊加。
（2）在激光斑所覆蓋區(qū)域的多層石墨烯邊界附近，相應(yīng)層數(shù)石墨烯的2D模強(qiáng)度與其面積成正比，而相應(yīng)的D模強(qiáng)度則與在臨界距離內(nèi)的對(duì)齊距離（如果h（3）對(duì)于BLG1E附近的2D模，隨著h從亞微米尺度逐步減少到0時(shí)，來(lái)自SLG部分的強(qiáng)度從極大值逐步減小至0，而來(lái)自BLG部分的強(qiáng)度則保持不變。對(duì)于BLG1E附近的D模，隨著h從亞微米尺度逐步減少到0時(shí)，來(lái)自SLG部分的強(qiáng)度先從0增加到極大值，一旦h（4）通過(guò)BLG邊界處2D模的線型和強(qiáng)度，在雙層石墨烯邊界中成功地鑒別出h為48nm的情況；通過(guò)BLG邊界處D模的線型和強(qiáng)度，甚至能鑒別出h小于3.5nm的情況。這些尺寸已經(jīng)遠(yuǎn)超出了激光斑點(diǎn)的衍射極限，是一般表征手段無(wú)法達(dá)到的。該系列研究工作近期發(fā)表于Nanoscale 6, 7519-7525（2014）和Carbon 85, 221-224（2015）。

這些重要發(fā)現(xiàn)為多層石墨烯邊界的進(jìn)一步系統(tǒng)研究奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)為其他二維材料的邊界研究提供了參考。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)官方網(wǎng)站查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)官方網(wǎng)站http://www.semi.cas.cn，以及http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2014.12.096。