中國粉體網6月15日訊  近日，中國科學技術大學單分子科學研究團隊利用掃描隧道顯微術研究石墨烯有序晶界，揭示了原子尺度分辨的有序晶界結構，證明了有序晶界中存在“范霍夫奇異性”。研究成果6月6日發(fā)表在《物理評論快報》上。

    晶界是石墨烯材料中的一種結構缺陷，通常是生長過程中各晶粒間生長方向差異所致，常見于通過化學氣相沉積方法生長的較大面積石墨烯。與其他晶體材料相似，石墨烯中晶界的存在也會顯著影響其物理性質，特別是在石墨烯基電子器件中的晶界會極大地影響其電子學性質，如降低石墨烯的電導率和電子遷移率等。有理論預言，石墨烯的有序晶界類似于一種準一維的周期結構，其電子態(tài)密度在特定的能量值存在不連續(xù)的奇異點，即所謂的“范霍夫奇點”，從而在這些能量值表現出顯著的電子態(tài)密度峰。但該理論預言此前還未從實驗上得到證實。

    據該研究團隊的王兵教授介紹，他們利用掃描隧道顯微術，在實驗上表征了多種具有原子尺度分辨的石墨烯有序晶界結構，并利用掃描隧道譜學技術，在實驗上首次證明了石墨烯中有序晶界存在范霍夫奇異性引起的電子態(tài)。他們通過比較石墨烯中有序晶界和無序晶界的電子學行為，分析了有序晶界中范霍夫奇異性引起的電子態(tài)與無序晶界中的局域化電子態(tài)的差異，并結合理論計算，表明范霍夫奇異性引起的電子態(tài)可以有效地提高石墨烯的載流子濃度。

    基于這一結果，該研究組提出了一種可能的內嵌有序晶界的石墨烯條帶結構，有可能應用于提高基于石墨烯條帶結構器件的電子輸運性質和器件效應，為相關材料和器件設計提供了一種新的思路。