【摘 要】
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石墨烯是一种单原子层的二维材料,其独特电子学性质引起了广泛的研究兴趣。但石墨烯为没有带隙的半金属,因此在纳米电子学器件的应用受到限制。为了打开石墨烯的带隙,研究者
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石墨烯是一种单原子层的二维材料,其独特电子学性质引起了广泛的研究兴趣。但石墨烯为没有带隙的半金属,因此在纳米电子学器件的应用受到限制。为了打开石墨烯的带隙,研究者们付出众多努力,其中最常见的就是人为引入缺陷结构破坏石墨烯原有的对称性,从而有效调控石墨烯电子性质。以铜作为基底的化学气相沉积法(CVD)是目前制备石墨烯的重要方法和手段,同时扫描隧道显微镜(STM)原子级分辨可以用于表征金属衬底上石墨烯的微观形貌。第一章首先介绍了石墨烯的结构以及独特电子学性质,并简要说明了石墨烯几种常见的制备方法。第二章介绍了常用的表征石墨烯的实验测量手段,重点介绍了本实验中用于原子级形貌表征的STM的发明,发展和工作原理。第三章展示了石墨烯体系准一维条纹结构,主要分析了周期1.28nm的直线型边界以及周期为1.2nm的锯齿型边界条纹结构,揭示了其成因是石墨烯的六角晶格与铜衬底的四方结构不匹配形成的超晶格,相应的STS谱(微分电导谱)发现莫尔条纹的形成使得铜衬底与石墨烯的层间耦合作用相对较强,并且亮条纹处与暗条纹处的电子态密度有稍微的变化,进一步的dl/dVmapping(微分电导图)显示了在不同偏压下亮暗条纹衬度发生变化,更加证明了一维的莫尔条纹形成的一维周期势对石墨烯的电子结构有一定的调控作用。第四章采用Ar+溅射的方法在CVD生长的石墨烯中引入大量的缺陷结构,利用STM的原子分辨率看到大量的缺陷结构的存在,STS研究了缺陷处和非缺陷处的电子态,发现单空位缺陷在费米面附近存在一个局域缺陷态。
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