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刚刚升起的白石墨烯,之二 精选

已有 13490 次阅读 2010-11-8 20:29 |个人分类:生活点滴|系统分类:论文交流| 石墨烯, 纳米管, 氮化硼, 白石墨烯, 纳米带

 

我们的《纳米快报》文章

http://www.nanowerk.com/phpscripts/n_spotlight.php 

然而,第一步就碰上了一个难以对付的拦路虎。

h-BN的层间作用力虽较层内弱的多,却比石墨层间强。此外,也早有理论和试验结果证实,象石墨中那样的化学插层也很难在h-BN上实现。

理论工作者因此得以先行一步。不过,所预测的有趣性质更进一步地刺激了大家对这一领域的兴趣。

一方面,经预测,BN纳米带的电学性质可以通过横向电场、带边结构等进行调节。另一方面,通过适当修饰和掺杂,可以实现磁性并进行调控。甚至,09JACS上初步建议了几个相关的异质结纳米器件。

制备方面,在原子厚大面积薄片上一直进展困难。08Brookhaven National LaboratoryUniversity of California, Berkeley首先进行了尝试,09年我们同事(日本NIMS)也进行了探索(包括复合材料应用)。方法上基本借鉴GRAPHENE的经验,包括粘胶机械剥离、超声力学剥离。最薄只能获得多层结构。

今年(10年)更多的研究者加入这一领域,包括印度Jawaharlal

Nehru Centre for Advanced Scientific ResearchMassachusetts Institute of TechnologyRice University。尤其是后两个研究组的类似工作,都是采用CVD生长大面积的薄片。面积可达平方厘米,厚度可达25层。这已经是比较好的结果了,非常有利于后续物理化学工作。因此,我估计接下来,该领域的发展速度将加快!

    此外,今年的两个NATURE子刊工作,更是加了一把火BN-C杂化石墨烯具有可调的电学性质;以BN片代替氧化硅的石墨烯FET器件具有更高的迁移率。

最近我们在Nano Lett上面的文章,”White graphemes”: Boron Nitride Nanoribbons via Boron Nitride Nanotubes Unwrappinghttp://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl103251m,报道了原子级厚BN纳米带的制备与绝缘体-半导体电学转变。

在制备过程中,首先采用有机物薄膜包埋BN纳米管,正如NATURE上报道的GRAPHENE那样,只暴露上部管壁;随后用等离子体侵蚀逐步打开、剥离、减薄,从而获得原子级厚纳米带。厚度可达单原子层,宽度得达10纳米。

相对于大面积的二维原子片状结构,纳米带具有更丰富的物理,主要是由于带边结构诱导的独特电子与自旋态。之前的大部分BN的理论研究,也都是围绕纳米带进行的,然而一直缺乏实验实现与性质测量。

随后得原子级别微结构表征证明,纳米带具有锯齿型带边(zigzag edge),以及表面空位。以前的理论计算表明,这类结构往往具有独特的性质。

随后的原位电学测试表明,初始纳米管的绝缘性已经转变成了半导体性。而第一性原理计算结果显示,正是上面揭示的锯齿带边与空位诱导了电导率的大幅度提高,在禁带中提供了类浅受主(Shallow acceptor)。而且,通过和形变诱导的纳米管导电性提高相比较,发现主要是迁移率提高的贡献更多,而这也和计算所得的电荷密度分布相吻合。

至于应用,主要是为后面研究这种独特结构的材料的物理化学性质提供了一个模型材料与初步结果;此外,由于BN比石墨更好的热与化学稳定性,相应白石墨烯器件将能应用在更高温与更严酷的条件下;而且,可能用做石墨烯器件的原子级厚Gate layer;最后,也有望作为深紫外光电子学与自旋电子学器件。



        白石墨烯纳米带

          电荷分布

 

后记

刚刚获知,这个工作被美国“Nanowerk”“Spotlight”栏目进行了报道,链接如下:http://www.nanowerk.com/phpscripts/n_spotlight.php

    希望点击浏览,多谢支持!





http://blog.sciencenet.cn/blog-2425-381773.html

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