石墨烯納米氣泡可控制備及其贗磁場研究取得進展

7月16日，中國科學院上海微系統與信息技術研究所信息功能材料國家重點實驗室在Nature Communications上在線發表了題為「程序化製備石墨烯納米氣泡及其三軸對稱的贗磁場」的論文（Nature Communications, 10, 3127 (2019)）。該研究提出了一種利用原子力顯微鏡探針可控制備石墨烯納米氣泡的方法，並實驗證實了拋物線型氣泡上存在具有三軸對稱性的贗磁場。

石墨烯納米氣泡由於其特殊的應變結構，可以在垂直方向產生幾十乃至上百特斯拉大小的贗磁場，因此能夠應用於谷電子學器件製備及Aharonov-Bohm效應的探測，但是常規石墨烯氣泡的製備很難控制氣泡的大小、位置以及形狀。上海微系統所研究人員創造性地提出利用導電原子力顯微鏡探針對H鈍化Ge表面石墨烯施加偏置電壓，可以使Ge-H鍵斷裂，隨後分離出的H原子會結合形成H2分子，讓上方覆蓋的石墨烯鼓起來，從而形成石墨烯納米氣泡。通過控制施加偏置電壓，可以控制石墨烯納米氣泡的形狀和尺寸，並可設置掃描程序，製備物理位置任意排布的氣泡陣列。通過偏置電壓的調節，石墨烯納米氣泡的形狀可以靈活地實現從拋物線到高斯曲線的轉變。此外，通過掃描隧道顯微鏡和隧道譜表徵，研究人員還觀察到拋物線型氣泡dI/dV譜上出現了角度依賴的贗朗道能級，並通過多個氣泡多個位置的譜學測量，首次證實了拋物線型氣泡上形成的贗磁場呈三軸對稱分布。

該論文主要由上海微系統所信息功能材料國家重點實驗室和北京師範大學物理系合作完成，上海微系統所為第一完成單位。該工作得到國家科技重大專項、上海市學術/技術帶頭人計劃、中科院前沿科學重點研究項目、國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項的支持。

利用原子力顯微鏡製備的石墨烯納米氣泡陣列

氣泡上形成的贗朗道能級與角度的依賴關係

來源：中國科學院上海微系統與信息技術研究所

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