确立双层和三层石墨烯与金属接触的界面性质

单层或多层石墨烯通常通过CVD方法生长在过渡金属如Cu、Co、Ni、Pd等的表面上，因为这样可以生长大面积、高质量的石墨烯，而且便于将石墨烯转移到其它衬底上。相对于单层石墨烯，双层和三层石墨烯（ABC堆积）的反演对称性很容易被破坏而打开一个能隙，从而更适合于用作场效应器件。另外，石墨烯的器件应用也需要用金属做电极。所以研究双层和三层石墨烯与金属衬底接触的界面性质具有重要的意义。

凝聚态所吕劲课题组通过第一性原理研究发现，根据吸附的强度和双层石墨烯电子结构受到的影响程度，这些界面可以分为三类。第一类衬底的界面包括Al，Cu，Ag，Au和Pt，双层石墨烯物理吸附在这一类衬底上，并且打开一个0.10-0.20 eV的能隙。第二类衬底的界面包括Co, Ni和Ti，双层石墨烯化学吸附在这一类衬底上，接近金属表面的底层石墨烯的电子结构被严重破坏而远离金属表面上面一层石墨烯的电子结构保存完好。第三类衬底的界面包括Pd，双层石墨烯在其上面的吸附处于典型的物理吸附和化学吸附之间，底层石墨烯的电子结构被严重破坏，而顶层石墨烯被打开一个大小为0.12 eV的能隙。本工作不仅为双层石墨烯与金属衬底接触的界面性质提供了一个全面的认识，同时也为双层石墨烯器件选择合适的电极材料提供了指导。

相关工作最近发表在自然出版集团新刊《Scientific Reports》上（Interfacial Properties of Bilayer and Trilayer Graphene on Metal Substrates, Scientific Reports 3, 2081 (2013); http://www.nature.com/srep/2013/130627/ srep02081/full/ srep02081）。kaiyun体育官方网站前沿交叉学科研究院、kaiyun体育官方网站博士生郑家新和kaiyun体育官方网站博士生王洋洋是该论文的并列第一作者。合作者有kaiyun体育官方网站高政祥、史俊杰和俞大鹏教授以及美国内布拉斯加州立大学奥马哈分校梅维宁教授。

此外该课题组发表在Nano Letters 12, 113 (2012)上预言硅烯存在电场可调控能隙的工作在国际上引起较大反响。被引用次数在2012年 Nano Letters 发表的1000多篇论文排12位。

上述研究工作得到了国家重大研究计划，教育部新世纪人才计划，国家自然科学基金以及人工微结构与介观物理国家重点实验室的支持。