Figura 1. Micrografías ópticas de grafeno cultivadas en lámina de cobre por método CVD (B) - (c) Topografía STM de grafeno sobre lámina de cobre (D) La región de caja azul en (c) (E) la imagen STM de resolución atómica en el patrón molar de la figura (D). La figura 10 (a)
Figura 2. (a) Fotomicrografías de dendritas transferidas sobre sustratos SiO2 / Si. (B) Espectros Raman correspondientes a las tres regiones en (a).
Figura 3. Diagrama esquemático de las propiedades de transporte de las dendritas a ambos lados de las dendritas por medio de un método de cuatro sondas (C) Prueba de transporte de cuatro sondas del límite de grano de grafeno (d) ) Para obtener la resistividad de los límites de grano grafeno y el modelo de movilidad portadora.
Figura 4. (a) Resistencia bidimensional del interior y del límite de grano cruzado (GB-1) del grafeno de dos cristales con la curva de concentración del portador. (C) Las curvas de la resistividad de los tres diferentes límites de grafeno grafeno con la concentración del portador (D) Los resultados de la prueba de transporte de la arruga-1 y un cristal de grafeno se muestran en el lado izquierdo de la gráfica, que es una micrografía óptica de la prueba de transporte cruzado de grafeno.La ilustración a la derecha muestra la ampliación del grafeno (E) Curva de contraste entre datos de prueba de transporte de pliegues cruzados y datos ajustados de acuerdo con el modelo (f) Curva de resistividad de pliegues de grafeno con concentración de portador.
Figura 5. (a) Conductancia bidimensional a diferentes concentraciones de portadores en GB-S1 en los límites de grano grafeno La movilidad portadora de agujeros y electrones puede obtenerse ajustando las regiones lineales a ambos lados de la curva. b) la movilidad del portador de siete grupos de grano de grafeno y dos conjuntos de pliegues de grafeno.
Las cuasi-partículas (como los excitones, los fermiones de Dirac, etc.) de materiales cristalinos atómicos bidimensionales representados por el grafeno, como se muestra por confinamiento cuántico, muestran nuevas propiedades cuánticas tales como la atmósfera cuántica a temperatura ambiente y promueven los nuevos electrones relacionados, La aplicación de dispositivos optoelectrónicos y otros relacionados con la investigación.Para obtener las características intrínsecas de transporte eléctrico, propiedades fotoeléctricas y otras propiedades físicas y la aplicación final del dispositivo es la gran área, el crecimiento de la muestra de alta calidad.En los últimos años, la Academia China de Ciencias Instituto de Física / Laboratorio de Física del Estado (Grupo) Gao Hongjun académico grupo de investigación en el material de cristal atómico bidimensional controlable preparación, control físico y prototipo características del dispositivo de una serie de resultados de la investigación. A principios de 2007, primero para la extensión de la Se obtuvo una gran área de grafeno monolítico de alta calidad en la superficie del monocristal de rutenio metálico y el material de silicio semiconductor se insertó con éxito entre el grafeno y el sustrato metálico en 2012 para formar grafeno / silicio / La estructura metálica, la realización del grafeno en la aplicación de dispositivos electrónicos integrados y tecnología basada en silicio en 2015, propusieron y confirmaron el ' En este artículo, el efecto sinérgico de los átomos de silicio, el grafeno y el sustrato se revela por el mecanismo de intercalación de los átomos de silicio inducidos por defectos - átomos que pasan a través - de los defectos que se autorreparan J. Am. Chem. Soc. 137, 7099 (2015) Al mismo tiempo, también lograron la sustitución del boro dopante en el grafeno epitaxial de Ru (0001) a temperatura ambiente, proporcionando una referencia valiosa para la realización del dopado de agujeros de grafeno 'Nano Lett. 15, 6464 (2015) 'Esta serie de resultados es importante para la electrónica del grafeno.
Otro método comúnmente utilizado para la síntesis de grafeno en la actualidad es el uso de deposición química en fase vapor (CVD) sobre la lámina de cobre para sintetizar grafeno del orden de milímetros o incluso centímetros Sin embargo, el grafeno sintetizado por el método CVD usualmente tiene Los límites de grano entre estos dominios de grafeno policristalino se componen de anillos de seis miembros retorcidos y anillos de seis miembros (anillos de cinco miembros, anillos de siete miembros y anillos de ocho miembros) en la microestructura. En ausencia de estos defectos, los portadores introducen dispersión adicional, lo que da lugar a una disminución de la conductividad y la movilidad, lo que limita la aplicación de grafeno en el campo de los circuitos electrónicos En general, dos métodos se utilizan comúnmente para caracterizar cristales de grafeno Y el otro se basa en el método del microscopio de sonda de barrido, el primero introducirá la contaminación de la superficie del grafeno y, por tanto, afectará las propiedades intrínsecas del grafeno. Se necesita mucho tiempo para posicionar los límites de grano de grafeno, como los potenciómetros de exploración por túnel (STP) y el microscopio de fuerza atómica de Kelvin (KPFM), etc. Entonces, ¿qué tan rápido es la realización del grafeno Dominios y límites de grano midieron intrínsecas propiedades de transporte eléctrico, que tiene un reto significativo.
Con el fin de llevar a cabo con eficacia el estudio de las características intrínsecas de transporte eléctrico de la estructura de baja dimensión, el equipo de investigación ha revolucionado un comercial de cuatro sondas de exploración microscopía de tunelización (STM), que mejoró significativamente el sistema de relación señal-ruido, Estabilidad a la temperatura, resolución de imágenes y rendimiento de enfriamiento Rev. Sci. Instrum., 88 (6) 063704, 2017. Usando un sistema de cuatro sondas completamente modificado, se transfirieron a sustratos SiO2 / Si (6) 066801, 2017. Recientemente, el grupo de estudio de Ph.D. Ma Ruisong, el investigador asociado Bao Lihong y así sucesivamente utilizando las cuatro sondas STM sobre grafeno gramo frontera resistividad y la movilidad y otras características de transporte del sistema de estudio en profundidad.
Se ha encontrado que el tamaño de grafeno cultivado sobre lámina de cobre por el método CVD es del orden de milímetro, incluyendo grafeno monocristalino, grafeno dendrítico y grafeno policristalino con contorno hexagonal. la continuidad y la calidad de la región de dominio de cristal grafeno. el estudio se centró en el trabajo se transfiere a hermanada sustrato grafeno sobre SiO2 / Si, a fin de garantizar la unicidad. Raman estudio mediciones grafeno mostró los límites de grano, Las propiedades monocapa de las dendritas y las propiedades de bajo defecto. Los investigadores obtuvieron la resistividad del límite de grano de grafeno usando un método de cuatro sondas. En primer lugar, utilizaron la capacitancia entre la compuerta y la sonda como señal de alimentación de aguja, cuatro punta STM como punto de electrodo de contacto, la medición no destructiva de la resistencia grafeno bidimensional hermanada ambos dominios y en los límites de grano. con el fin de extraer la resistividad grafeno de límites de grano, los límites de grano, se estableció el modelo, es decir, grafito (GB-1) se obtiene con la curva de concentración del portador en los dos lados del grafeno cuadrangular, y se obtiene el cambio de la resistencia bidimensional con la concentración del portador. Modelo, pueden ser buenos Se ajustó la resistividad en los límites de grano del grafeno a diferentes concentraciones de portadores y se aplicó el método al ensayo de transporte de los pliegues de grafeno para obtener la resistividad en los pliegues y además, según los diferentes portadores resistividad a una concentración en transporte modelo de Drude, movilidad del portador puede ser extraído de grafeno o arrugas en los bordes de grano. los resultados muestran que el grafeno límites de grano de movilidad que el bajo grafeno intrínseca de tres a cuatro órdenes de magnitud , Y la tasa de migración en los pliegues es de 1/6 a 1/5 del grafeno intrínseco.
Esta toma de conciencia de la trabajo ampliado límite de grano grafeno / pliega las intrínsecas propiedades de transporte electrónico, que muestra las ventajas únicas de la sonda de cuatro puntos en un sistema de microscopio de efecto túnel en defectos microestructurales Características de las propiedades de transporte del aspecto material, Pero también proporciona un método factible para la caracterización de propiedades de transporte de otros límites de grano bidimensionales.
En este estudio, el equipo de física trabajó con la Academia China de Ciencias Instituto de Química Liu Yunqi grupo de investigación y la Universidad de Estados Unidos Vanderbilt profesor Sokrates T. Pantelides llevó a cabo la cooperación El trabajo fue financiado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y la Academia China de Ciencias.
