雙層石墨烯中疇壁對等離激元的反射研究獲進(jìn)展
2016-11-25 來源：中國聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞：雙層石墨烯
雙層石墨烯中由位錯導(dǎo)致的疇壁（domain wall）是一種具有孤子性質(zhì)的一維體系，其獨特的結(jié)構(gòu)使得該一維體系具有奇特的電學(xué)及光學(xué)性質(zhì)。實驗中已觀測到了該一維體系中存在拓?fù)浔Ｗo(hù)的量子谷霍爾邊界態(tài)。該量子霍爾邊界態(tài)存在于雙層石墨烯中所有位錯導(dǎo)致的疇壁中。然而，沿著不同晶格方向的疇壁具有不同的局域原子結(jié)構(gòu)，這使得疇壁具有不同的孤子類型。因此，可能會導(dǎo)致不同的電學(xué)、力學(xué)以及光學(xué)性質(zhì)。而二維石墨烯中的激發(fā)元與一維不同類型的孤子之間的相互作用，也可能導(dǎo)致新奇的物理現(xiàn)象。
最近，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）納米物理與器件實驗室N04組博士生姜麗麗、中國科學(xué)院院士高鴻鈞與加州大學(xué)伯克利分校史志文、王楓等人合作，利用近場紅外納米顯微技術(shù)觀測到了機械剝離的雙層石墨烯中存在的豐富多彩的疇壁圖案，證實了疇壁在近場光學(xué)圖像中的成像機制是石墨烯中的表面等離激元在疇壁處發(fā)生了反射。與此同時，實驗中發(fā)現(xiàn)表面等離激元的反射行為強烈依賴于疇壁的孤子類型，在shear型和tensile型兩種不同的疇壁處，表面等離激元具有明顯不同的反射相位和反射強度，并且實驗上可以通過柵極電壓對表面等離激元的反射行為進(jìn)行調(diào)控。該研究結(jié)果證實了雙層石墨烯中表面等離激元與一維疇壁孤子的可調(diào)控的耦合作用，并提供了一種新的在納米尺度控制石墨烯中表面等離激元的方法。
相關(guān)工作發(fā)表在近期的《自然-材料》（Nature Material 15, 840–844 (2016)）上。
該工作得到了國家自然科學(xué)基金、科技部和中科院的支持。
最近，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）納米物理與器件實驗室N04組博士生姜麗麗、中國科學(xué)院院士高鴻鈞與加州大學(xué)伯克利分校史志文、王楓等人合作，利用近場紅外納米顯微技術(shù)觀測到了機械剝離的雙層石墨烯中存在的豐富多彩的疇壁圖案，證實了疇壁在近場光學(xué)圖像中的成像機制是石墨烯中的表面等離激元在疇壁處發(fā)生了反射。與此同時，實驗中發(fā)現(xiàn)表面等離激元的反射行為強烈依賴于疇壁的孤子類型，在shear型和tensile型兩種不同的疇壁處，表面等離激元具有明顯不同的反射相位和反射強度，并且實驗上可以通過柵極電壓對表面等離激元的反射行為進(jìn)行調(diào)控。該研究結(jié)果證實了雙層石墨烯中表面等離激元與一維疇壁孤子的可調(diào)控的耦合作用，并提供了一種新的在納米尺度控制石墨烯中表面等離激元的方法。
相關(guān)工作發(fā)表在近期的《自然-材料》（Nature Material 15, 840–844 (2016)）上。
該工作得到了國家自然科學(xué)基金、科技部和中科院的支持。
圖1.利用近場紅外納米成像技術(shù)對雙層石墨烯中的疇壁進(jìn)行成像。（a）近場紅外納米成像技術(shù)示意圖；（b）雙層石墨烯AFM高度圖；（c）相應(yīng)的近場光學(xué)圖像。
圖2.（a）－（c）雙層石墨烯中豐富多彩的疇壁結(jié)構(gòu)；（d）－（e）兩種極限疇壁shear和tensile的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3.（a）柵極電壓對shear和tensile兩種疇壁處等離激元反射行為的調(diào)制作用；（b）不同柵極電壓下沿著圖（a）白色虛線處的輪廓線。
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