通过范德华力结合的原子层材料——范德华（vdW）材料，近年来因其独特的物理特性受到极大的关注。通过控制层间扭曲角，构建不同的堆叠结构可以调控范德华材料的特性。三层石墨烯（TLG）是其中一个实例，其自然形态具有两种堆叠构型：ABA构型是半金属，而ABC构型是带隙可调的半导体。尽管ABC-TLG 相较于ABA-TLG更不稳定，但其热力学稳定性与ABA相差无几。此前，ABC-TLG器件的制备大量依赖于机械剥离法，基于化学气相沉积（CVD）方法所制备的电子器件还未被报道过。此项工作将有利于实现ABC-TLG器件的大规模制备以及对其物理特性的研究。
近日，美国宾夕法尼亚大学A. T. Charlie Johnson课题组的高兆理等研究者报道了一种基于镍铜梯度合金衬底的CVD外延生长三层石墨烯的方法。研究团队使用纳米角分辨光电子谱（nanoARPES），透射电子显微镜（TEM）和红外扫描近场光学显微镜（IR-SNOM）证实了ABA-TLG和ABC-TLG的存在。
图1. 基于衬底曲率的三层石墨烯堆叠选择（CBSS）机制
基于这些观察结果，研究人员建立了一个模型，用于描述衬底形貌，尤其是表面波纹的曲率在ABC-TLG生长过程中所起的作用（图1）。这种基于曲率的堆叠选择（CBSS）生长机制通过三层石墨烯与原始衬底的关联实验得以证实。研究人员进一步通过IR-SNOM发现（图2a-2e），TLG从波纹状生长衬底转移到平坦的SiO2基板上会引起ABA-ABC域壁的湮灭，从而扩大了ABC和ABA域的面积。基于以上成果，研究者制备了首个基于CVD生长的ABC-TLG电子器件。电子输运测量证实了CVD生长ABC-TLG的可调带隙（图2f, 2g）。该研究表明，衬底形貌可以用来稳定ABC-TLG堆积结构，同时CBSS机制为其他范德华材料的合成及开发提供了新的方向。
图2. IR-SNOM图像以及ABC-TLG和ABA-TLG的电子传输特性
这一成果近期发表在Nature Communications 上，宾夕法尼亚大学物理系高兆理博士（现为香港中文大学生物医学工程系助理教授）和张启晟博士、加利福尼亚大学伯克利分校物理系王胜、宾夕法尼亚大学材料科学与工程系Joel Berry（现工作单位为劳伦斯利弗莫尔国家实验室）为该文章的共同一作，高兆理博士、加利福尼亚大学伯克利分校物理系王枫教授以及宾夕法尼亚大学物理系Charlie Johnson教授是文章的共同通讯作者。
Large-area epitaxial growth of curvature-stabilized ABC trilayer graphene
Zhaoli Gao, Sheng Wang, Joel Berry, Qicheng Zhang, Julian Gebhardt, William M. Parkin, Jose Avila, Hemian Yi, Chaoyu Chen, Sebastian Hurtado-Parra, Marija Drndi, Andrew M. Rappe, David J. Srolovitz, James M. Kikkawa, Zhengtang Luo, Maria C. Asensio, Feng Wang, A. T. Charlie Johnson
Nat. Commun., 2020, 11, 546, DOI: 10.1038/s41467-019-14022-3
文章来源：X一MOL资讯
"CGIA企业需求服务中心"是中国石墨烯产业技术创新战略联盟成立的，以推动石墨烯下游应用为己任，致力于搭建供需对接平台的服务部门。中心着力于解决需求痛点，创新服务模式，为企业提供专业、高效、精准的需求对接服务，主张以解决需求痛点，提升企业价值，实现共同成长为目标；以支撑企业精准把握市场定位，推动产品技术转型升级，加快技术产品应用推广及商业化，助力区域新旧动能转换为价值体现。我们期待怀揣梦想，志同道合的朋友找到我们，一起去征服梦想和未来~
精彩回顾：
【 【
联系电话：400 110 3655
邮箱：info@c-gia.org
重点推荐
（点击题目可跳转到文章）
石墨烯联盟成员在行动
（点击题目可跳转到文章）
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
