基于石墨烯的二维材料的机械剥离方法研究文献综述

 2021-10-23 21:42:38

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一、引言:80多年前,Landau和Peierls认为严格的二维晶体在热力学上是不稳定的,不可能存在[1、2]。

事实上,随着厚度的减小,薄膜的熔化温度会迅速降低,当厚度为几十个原子层时,薄膜就会变得不稳定(分离成岛或分解)[3、4]。

直到2004年,石墨烯[5]和其他独立的二维原子晶体(例如单层氮化硼和半层BSCCO)的实验发现,才打破了人们的普遍认知。

这些晶体可以在非晶衬底上得到[6-8],也可以在液体悬浮液中得到[5、9],也可以作为悬浮液膜得到[10]。

二维晶体不仅是连续的,而且显示出高的晶体质量[5-10]。

二维磁性为超紧凑自旋电子学带来了希望:近年来,固有二维调频技术在工程材料方面取得了重大进展,利用二维材料进行自旋电子应用,有可能实现具有低功耗和量子运算能力的新一代器件[11-13]。

据预测,单原子厚度的二维sp2键碳层将具有一系列不同寻常的特性。

它们的热导率和机械刚度可以与石墨显著的平面内值相媲美(分别为3000W m-1K-1和1060GPa);在类似缺陷类型方面,其断裂强度应与碳纳米管相当[14-16]。

石墨烯自2004年由英国物理学学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫通过微机械剥离法发现以来,一直备受瞩目[17],石墨烯具有独特的sp2二维杂化轨道组成的蜂巢状结构,其厚度仅为一个碳原子[18]。

研究发现在石墨烯中每一个碳原子周围都有一个π电子,这个π电子可以在与平面垂直方向形成的π轨道上自由移动,所以石墨烯具有极高的导电率[19],在室温之下载流子的迁移率可以达到15000cm^/(V.s)[20]。

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