【表面等離子體激元揭示的晶界的石墨烯】

明道

【表面等離子體激元揭示的晶界的石墨烯】

 

表面等離子體激元擊中靶心邊界

在美國、德國、新加坡和西班牙的研究者開發了一種新的技術來獲取圖像中的石墨烯晶界缺陷通過分析表面等離子體激元的行為。

他們的研究揭示了缺陷作為電子屏障和負責的石墨烯的一些樣品中見過的低電子遷移率。

該團隊還說這些障礙可能會發現使用一樣可調諧"等離子體反射器"和"相位減速頂"電漿子電路中的未來。

石墨烯是由碳原子的排列在一個蜂窩格子單原子層。

它顯示製作電子設備的其獨特的電子和機械性質 — — 其中包括極高的電導率和非凡的實力展望未來的極大潛力。

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無缺陷的石墨烯具有最好的力學和電學性質但創建大的、原始的石墨烯樣品的技術受到限制的晶界缺陷出現。多像一張拼湊的縫合線，這些缺陷的完美石墨烯區域之間形成邊界。

他們也是眾所周知的難以利用透射電子顯微鏡或光學顯微鏡等傳統技術的特點。

由迪米特裡索夫的加州大學 San Diego 和同事們開發新的納米成像技術被用於研究石墨烯的化學氣相沉積 （CVD） 創建 — — 標準技術，使這種材料，患有晶粒邊界問題。

整個表面的漣漪

表面等離子體激元是相干波狀震盪波及整個表面的石墨烯和其他一些材料的電子。

索夫的實驗中等離子體由納米天線 — — 金屬原子力顯微鏡的探針 — — 那是放置在石墨烯表面附近和興奮，紅外燈 （見圖）。

等離子體波反映和分散的石墨烯晶界，由創建干擾模式。

"通過記錄和分析這些干擾模式，我們可以映射為大面積 CVD 薄膜的晶界和探頭單個晶粒邊界的電子和光學性能的同時，在"解釋了團隊成員哲飛.

控的線路缺陷

分析表明在 CVD 生長石墨烯的晶界"控的線路缺陷"，作為這兩個電荷運輸和等離子體傳播的障礙，他說。

這一發現在某種程度解釋為什麼電子旅行慢這種石墨烯比在無缺陷的樣品。

另一方面，晶界可能會被利用作為等離子體反射器和相位延遲器 — — 是為未來基於石墨烯的電漿子電路的基本元件。

事實上，小組說，它已經看製作這樣的電路，通過在向晶界結構相似的石墨烯中創建電荷屏障。

飛解釋了等離子體反射器用來改變中一種材料，在比喻到一面鏡子 （或一個分束器）在光學中，等離子體波的路徑。

等離子體相位延遲器用來添加到等離子體波，在比喻對光學波片的相位延遲。

"我們的實驗表明石墨烯的電子屏障本身是等離子體反射器和相位延遲器，因此可以用於反映等離子體波並還將添加到的反射波的相位延遲"。

縮小光學

控制等離子體激元以這種方式可能對收縮大小的光學器件尤其有用。

這是因為光可以與表面等離子體激元創建稱為表面等離子體激元 （許可證），有比原光更短波長的波進行交互。

其結果是，控制許可證的設備可以是光學的同行相比要小得多。

納米成像技術可能也可用於分析各種其他材料的等離子體波的存在，他補充道。這種材料包括金屬、 超導體和拓撲絕緣體。它甚至可能會延伸到例如支援表面聲子波 (晶格的振動），如介電材料的結構。

飛說："電子性質的晶界很大程度上與有關它的原子結構所以我們將現在我們的技術與相關原子尺度的方法，如掃描隧道顯微鏡，研究晶界"。

"這樣的研究將會説明我們更好地理解這些缺陷的結構與性能之間的確切關係"。

這項研究報告在自然納米技術10.1038/nnano.2013.197.

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百麗 Dumé 是nanotechweb.org的特約編輯

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