石墨烯原子尺度上的輸運

2013-04-29 季帥華 清華大學(xué)物理系

  石墨烯是由蜂窩狀的單層碳原子組成的,其費米能級附近電子的能量和動量具有線性的色散關(guān)系,可以由狄拉克方程進行描述。這種狄拉克電子具有很高的遷移率,懸空的石墨烯遷移率可以高達105cm2V-1s-1,顯示其在高速電子器件中的潛在應(yīng)用價值。然而在有襯底的樣品中,石墨烯遷移率往往會降低一到兩個數(shù)量級,所以研究清楚限制石墨烯遷移率的因素具有很重要的意義。

  以往的大多數(shù)研究都是通過模型來間接地推斷出影響遷移率的因素,如襯底當(dāng)中的帶電雜質(zhì)。而我們利用掃描隧道電勢顯微鏡,直接在實空間研究了SiC 表面石墨烯微觀尺度上的輸運性質(zhì)。在襯底SiC 的Si 終止表面,我們發(fā)現(xiàn)襯底臺階和單雙層石墨烯的邊界都會形成電阻,降低石墨烯的遷移率。而在C 終止表面,疇界是影響遷移率的主要因素。

  這些研究為提高器件的遷移率,為石墨烯電子器件應(yīng)用提供了重要的信息和思路。