双层石墨烯掺杂的两种方法

中国粉体网讯  掺杂剂可以调节石墨烯的费米能级，同时可以在一定程度上打开石墨烯的带隙。双层石墨烯与单层石墨相比能带结构有较大差异， AB 堆垛的双层石墨烯在原始状态是零带隙的半导体。如果能打破这两层的反向对称，就可以得到非零带隙。近年来，经过不断探索，人们发现通过静电效应掺杂或异质化学掺杂方法可以有效的打开双层石墨烯带隙。

    1  静电掺杂

    如果给双层石墨烯施加一个垂直的电场，打破石墨烯反对称的能带结构，就能形成一个独特的带隙。用上下两层的双栅FET结构可以实现这一过程，从而打开双层石墨烯的带隙。在石墨烯层上下沉积绝缘介质，然后构造电极形成双栅，当在顶栅和底栅通上不同的电压Dt 和Db，就会因载流子分布变化引起掺杂，产生非零带隙。δD＝Db－Dt 变化时，双层石墨烯的带隙随着变化。

    2  异质化学掺杂

    将双层石墨烯先转移到NH2-基功能化的自组装层上，实现对下层石墨烯的n型掺杂；然后在双层石墨烯上层热沉积2,3,5,6-四氟乙烯-7,7,8,8-醌二甲烷(F4-TCNQ)分子，形成p型掺杂(F4-TCNQ 中氰基和氟代组吸引电子的特性引起p型掺杂)。经过这样处理的双层石墨烯电子能带可以明显打开，其带隙比只掺杂一种掺杂剂的更宽。有些研究小组还实现了用其他掺杂剂来分别进行n型/p型掺杂打开石墨烯带隙。原理和上面的类似，只是n型掺杂剂换成了联苄吡啶(benzyl viologen)， p 型掺杂剂换成了HfO2。