石墨烯纳米泡的充电态操控

可控调节二维材料纳米结构电学行为的能力,可为创造新颖功能型应用提供有效手段.本文利用扫描隧道显微技术实现了对SiO2衬底上单层石墨烯纳米泡充电行为的连续偏压操控.通过形貌表征,观测到了转移到绝缘体SiO2衬底上的化学汽相沉积单层石墨烯中纳米泡结构的存在.进一步,证实了石墨烯纳米泡的非平面结构引起局域电子态密度的连续增强,并有效屏蔽衬底掺杂效应,形成类量子点结构.扫描隧道显微谱学成像表明,在正负偏压下,石墨烯纳米泡边界处均会出现微分电导增强的环状结构,且其直径变化趋势在狄拉克点两侧具有明显不同的行为:低于狄拉克点时,随着偏压降低,环形结构的尺寸逐渐增大;而在高于狄拉克点一侧,随着偏压增大,其尺寸变化很小.这一结果与实验测定的石墨烯纳米泡电子态密度在正负能量区间的分布特征保持一致.基于针尖的局域栅压效应,考虑石墨烯纳米泡电子态随着偏压变化持续地越过费米面引起的电导增强现象,可以很好地解释实验结果.与半导体中杂质态的充电行为不同的是,所观测到的石墨烯纳米泡的电离可以发生在正负偏压,且没有偏压阈值,这为未来研究其类量子点的新奇量子限域效应提供了新的调控手段.