懸浮石墨烯體系的物性調控及電子輸運研究

《懸浮石墨烯體系的物性調控及電子輸運研究》是依託南京大學，由繆峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：懸浮石墨烯體系的物性調控及電子輸運研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：繆峰
• 依託單位：南京大學

項目摘要

懸浮石墨烯是去除了襯底效應最接近本徵的狀態，對於深入理解石墨烯在機械、電學、光學及熱力學等方面本徵的物理特性有著非常重要的意義，也很快成為目前國內外石墨烯研究的一個熱點方向。懸浮石墨烯還提供了一個可人工設計功能化結構，研究相應結構和電學性質相互關係，並最終實現性能調控的理想實驗平台。最近，申請人和合作者首次實現懸浮石墨烯中一維周期結構的製備和調控。本項目擬利用申請人在懸浮石墨烯器件的加工、製備及測量方面的優勢，在前期工作的基礎上，系統研究懸浮石墨烯體系的物性調控及相關低溫電子輸運性質。深入研究懸浮石墨烯周期結構的加工和調控，以及相應電子器件的製備工藝；揭示懸浮石墨烯不同周期結構對其低溫電子輸運性質的影響；同時進一步製備基於懸浮石墨烯周期性結構的原子摻雜石墨烯超晶格結構，探索相應機制；並揭示不同超晶格結構對其電子輸運等物理性質的影響。本項目有望在石墨烯量子輸運等方面實現一系列源頭創新和突破。

結題摘要

懸浮石墨烯是去除了襯底效應的石墨烯最接近本徵的狀態，對於深入理解石墨烯在機械、 電學、光學及熱力學等方面本徵的物理特性有著非常重要的意義。懸浮石墨烯還提供了一個可人工設計功能化結構，研究相應結構和電學性質相互關係，並最終實現性能調控的理想實驗平台。前期，申請人和合作者首次實現懸浮石墨烯中一維周期結構的製備和調控。本項目中申請人利用微加工手段製作了懸浮石墨烯器件，第一次用深紫拉曼研究了石墨烯的雙共振峰，發現三個散射過程對2D峰的貢獻，這為深入理解薄層石墨烯中的雙共振機制提供了直接的實驗證據；對懸浮石墨烯實現了周期結構的金屬原子摻雜，並發現金屬原子的位置分布和懸浮石墨烯曲率半徑有直接關係，這一結果可能有助於幫助我們理解石墨烯表面金屬原子吸附的機理，並且這種周期性摻雜的石墨烯為我們繼續研究其輸運性質提供了平台；利用納米壓印的方式，得到的具有周期性起伏襯底為我們研究周期性應力下石墨烯電學輸運奠定了基礎，可用於揭示不同超晶格結構對其電子輸運等物理性質的影響；製備了不同層數的懸浮石墨烯器件，並利用壓電原子力顯微鏡研究了其機電耦合效應，不同於單層石墨烯，我們首次發現了多層石墨烯中正的壓電導效應，並且發現這種正的壓電導效應在三層石墨烯中有最明顯的表現。進一步的理論研究結果表明這個新奇的現象來源於石墨烯層間耦合作用和層內電子躍遷的相互競爭，該項工作豐富了對於石墨烯等二維材料機電性質的理解，並且為構建基於石墨烯的納米機電系統和利用石墨烯製造柔性電子器件提供了可能性。本項目在石墨烯量子輸運等方面實現一系列源頭 創新和突破。