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日期：2017-06-15
来源：数理部
澳门美高梅金殿数理部吴军老师在石墨烯技术领域获得重要进展，相关科研成果近日在国际权威期刊Advanced Functional Materials杂志上在线发表，并被遴选为当期Inside back cover文章，论文题目为“Synchronous Growth of High-Quality Bilayer Bernal Graphene: From Hexagonal Single-Crystal Domains to Wafer-Scale Homogeneous Films”。该期刊是德国Wiley出版社旗下顶级期刊，创刊于2001年，2016年影响因子为11.382。
石墨烯(graphene)是由单层碳原子构成的零带隙的二维晶体，具有狄拉克锥型的线性能带结构、超高的载流子迁移率以及宽带光响应等特性，被广泛应用于高速纳电子学，柔性显示器，传感器、储能器件等众多领域。然而，无带隙的能带结构限制了石墨烯在场效应晶体管等电子器件领域以及光电领域的应用和发展。AB堆垛的双层石墨烯在低能量下具有抛物型的色散关系，准粒子的有效质量不为零，以及2π的贝利相位，这使得双层石墨烯电子输运特征与单层石墨烯不同。在外加垂直电场的作用下，具有可调带隙达250 meV，为石墨烯在电子工业中应用开辟了广阔的应用前景。
事实上，石墨烯的许多物理化学性质对石墨稀的层数和堆垛次序很敏感,因而对石墨烯的结构、层数和堆垛方式的精确控制成为亟待解决的关键课题。本文工作采用与传统层层生长动力学不同的实验设计方案，成功实现了双层石墨烯的可控同步生长。这种方法制备的双层石墨烯AB堆垛比率高达100%，石墨烯器件具有接近零栅极电压的电荷中性点以及连续可调的带隙，在室温下单晶场效应载流子迁移率高达5700 cm2v-1s-1，这些表明制备的石墨烯是电子应用的理想选择。我们设想这样的器件可以在THz发射器，热电耦合器和可能的柔性薄膜传感器等领域均有重要的应用价值。该制备技术经济环保，很容易扩展到工业大规模卷对卷生产，为双层石墨烯在纳电子学等领域应用铺平了道路。相关的实验设备与技术方案已申请了国家发明专利(专利号：201610396031.2)。
论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.v27.22/issuetoc
