刘忠范 刘忠范院士《自然·通讯》:异位成核 高质量多角度的扭曲双层石墨烯

扭曲双层石墨烯由两层石墨烯组成,层间扭曲角θ。由于其电子特性在很大程度上取决于扭转角,因此引起了研究者的兴趣,具有很大的应用潜力。当扭转角的存在导致范霍夫奇异时,可以实现莫特绝缘态和超导态之间的跃迁,引起了全世界的轰动。制备具有丰富旋转角度的高质量大面积双层石墨烯对于角度相关物理和应用研究具有重要意义,但极具挑战性。
近日,北京大学院士、彭海林教授团队与英国曼彻斯特大学李林、中国科学技术大学黄合作,采用异位成核策略,通过化学气相沉积法制备高质量扭曲双层石墨烯。在双层石墨烯领域,扭曲角为0 ~ 30°的扭曲双层石墨烯比例提高到88%,明显高于以往的报道。这种刻意设计成核位点的合成策略,为石墨烯等精确控制层间畸变的二维材料的可控生长带来了更多灵感。这项研究发表在《自然通讯》上,题目是“以大范围扭转角生长扭转双层石墨烯的异质位成核”。

刘忠范 刘忠范院士《自然·通讯》:异位成核 高质量多角度的扭曲双层石墨烯


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文章要点:
1.在传统的CVD方法中,石墨烯的取向由成核中心周围的微环境决定,具有相同成核中心的两层双层石墨烯将优先以相同的取向生长或仅以30°的扭转角生长。本文发展了一种异位成核方法,两层石墨烯在不同位置成核,显著增加了扭曲双层石墨烯在双层石墨烯畴中的比例,角度范围为0 ~ 30°。
2.碳同位素标记技术已经证明气流扰动可以可控地诱导这种异位成核。
3.生成的扭曲双层石墨烯具有清晰的莫尔图案和高达68000 cm-2V-1s-1的超高载流子迁移率,证明了其高结晶质量。
扭曲双层石墨烯的异位成核策略
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