對(duì)于原子厚度較薄的二維材料，其大多數(shù)原子都在界面/表面，所以界面效應(yīng)常常主導(dǎo)器件的整個(gè)響應(yīng)。石墨烯/藍(lán)寶石在電子器件和半導(dǎo)體薄膜生長(zhǎng)中具有廣泛的應(yīng)用，但這種界面的性質(zhì)卻鮮為人知。在這里，我們發(fā)現(xiàn)藍(lán)寶石表面與石墨烯中的一些碳原子具有很強(qiáng)的相互作用，會(huì)形成C-O-Al構(gòu)型，表明界面相互作用不再是簡(jiǎn)單的范德華相互作用。此外，界面附近藍(lán)寶石的結(jié)構(gòu)弛豫受到明顯抑制，與裸露藍(lán)寶石表面的結(jié)構(gòu)弛豫有很大不同。這種界面C-O-Al鍵是在石墨烯高溫生長(zhǎng)過(guò)程中形成的。我們的研究為理解藍(lán)寶石上石墨烯的電子結(jié)構(gòu)和利用石墨藍(lán)寶石基底遠(yuǎn)程控制薄膜外延生長(zhǎng)提供了有價(jià)值的見(jiàn)解。
Fig. 1 Gr/α-Al
2O
3界面的原子結(jié)構(gòu)。(a)沿[100]方向的HAADF圖像。(b)對(duì)應(yīng)的球棒模型和仿真圖像。紅色：Al原子，綠色：O原子，灰色：C原子。
Fig. 2計(jì)算Gr/α-Al
2O
3的界面結(jié)構(gòu)。(a)頂視圖。(b)側(cè)視圖。紅色：Al原子，綠色：O原子，灰色：C原子。
Fig. 3 Al-Al長(zhǎng)度和角度的定量測(cè)量。(a) Al-Al長(zhǎng)度映射。(b)平均距離。(c) Al-Al角度映射。(d)平均角度。
Fig. 4 α-Al
2O
3的層間弛豫，以相應(yīng)的本體間距的百分比表示。
相關(guān)研究成果于2019年由中國(guó)科學(xué)院Shenyuan Yang課題組，發(fā)表在
Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-019-13023-6 )上。原文：Atomic mechanism of strong interactions at the graphene/sapphire interface
