Ir(111)表面石墨烯中缺陷的原子結(jié)構(gòu)確認(rèn)

李世超, 劉夢溪, 裘曉輝

(1. 中國科學(xué)院納米標(biāo)準(zhǔn)與檢測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國科學(xué)院納米科學(xué)卓越創(chuàng)新中心, 國家納米科學(xué)中心, 北京 100190;2. 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049)

石墨烯是一種由單原子層厚度、sp2雜化的碳原子構(gòu)成的蜂窩狀原子晶體[1].sp2雜化的碳原子間強(qiáng)的共價鍵結(jié)構(gòu)使石墨烯具有良好的熱學(xué)性能(熱導(dǎo)率5300 W·m-1·K-1[2])和電學(xué)特性(載流子遷移率2×105cm2·V-1·s-1[3,4]). 由于石墨烯是單原子層晶格結(jié)構(gòu), 其物化性質(zhì)對于晶格中的缺陷極其敏感, 缺陷的引入往往會改變其電學(xué)、 熱學(xué)[5]、 化學(xué)活性[6]等性質(zhì)以及誘導(dǎo)新奇物性的出現(xiàn). 識別石墨烯缺陷的精準(zhǔn)原子結(jié)構(gòu)是探究缺陷引起的性質(zhì)調(diào)控和潛在應(yīng)用等一系列工作的前提. 常用的石墨烯結(jié)構(gòu)表征手段包括拉曼光譜、 透射電子顯微鏡(TEM)和掃描探針顯微鏡(SPM)等. SPM是一種具有原子級空間分辨力的表征手段, 主要包括掃描隧道顯微鏡(STM)和原子力顯微鏡(AFM). STM對費(fèi)米面附近的電子態(tài)敏感[7], 與掃描隧道譜(STS)[8]聯(lián)用能夠探測樣品表面的電子態(tài)及其空間分布. 但是由于STM獲得的形貌信息主要來源于費(fèi)米面附近的電子態(tài), 因此STM的形貌并不是樣品表面的真實(shí)結(jié)構(gòu)形貌. 尤其對于存在缺陷結(jié)構(gòu)的石墨烯, 通常會在費(fèi)米面附近引入局域電子態(tài)密度增強(qiáng), 這種增強(qiáng)會進(jìn)一步干擾利用STM圖像對缺陷原子結(jié)構(gòu)的識別. AFM通過探測針尖與樣品之間的相互作用力提供樣品表面形貌信息, 能夠有效排除電子態(tài)對形貌測量的影響[9]. qPlus力傳感器[10]以及針尖修飾技術(shù)……