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确定石墨烯合适衬底的新标准问世啦

发布时间:2019-10-12 18:12:34

石墨烯具有优异的力学性能和电学性能,利用此新标准,可以有针对性的寻找衬底材料,使石墨烯更好的发挥其性能。

一般而言,石墨烯在和衬底材料接触后,往往会失去其原有的一些性能。来自利希研究中心的物理学家最近提出一种标准,根据此标准科学家们可以有针对性地寻找合适的石墨烯衬底材料。通过共同努力,他们能够证明,衬底材料对石墨烯的电子性能的影响可以通过简单的结构参数来预测。相关论文发表在《物理评论快报》上。

石墨烯只有一个原子层厚度,但它的硬度比钻石高,导电性比钢和硅还好,这些就是人们深入研究石墨烯的原因,但迄今为止石墨烯的使用仅限于实验室中。目前主要的任务是寻找合适的衬底材料,没有衬底材料,石墨烯的用处将受到极大的限制。

弗朗索瓦博士说:“我们只是想找到一个可行的参数,可以直接用来比较不同衬底的区别。”利希彼得?格林贝格协会(PGI-3)的物理学家和亥姆霍兹博士后解释说“决定性的标准是石墨烯层和底层衬底之间的原子距离这一参数”。

范德华半径指的是原子在自由状态下的尺寸,所以石墨烯与衬底之间的相互作用强度可以直接从两者之间的距离计算。马普学会柏林弗里茨哈伯研究所的科学家进行的计算机模拟也证实了这一结果。

X射线测量结果

在牛津郡的迪德科特的“钻石”同步加速器辐射所的弗朗索瓦和他的同事们用X射线测量出石墨烯和衬底之间的距离在皮米范围内(一皮米相当于一纳米的千分之一,即一毫米的十亿分之一),该距离比原子直径长度小得多。

科学家们将碳化硅与氢气应用到其表面作为参考。几年前,马克斯普朗克研究所进行固态研究的科学家们开发了专门用做石墨烯衬底的半导体材料。与常用金属衬底相比,石墨烯与这种材料之间几乎无相互作用,保留了石墨烯优异的电性能。

利希彼得?格林贝格研究所的斯特凡教授解释说:“结合现有的技术,例如光电子能谱,我们还能不能检测到石墨烯与衬底之间的相互作用程度,只能间接推断。而这类新衬底与石墨烯之间微弱的相互作用可以被准确的测量,因此可以作为一个新的参考标准存在。”

本文由材料人网编译团队华南分组编辑整理

素材:赵慧杰 翻译:沈楷翔 校对:赵慧杰 审核:任丹丹

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