記者14日獲悉，來自中國科學院物理研究所、國家納米科學中心等單位的科研人員，通過研究三層石墨烯的菱形堆垛結構發現，在菱形堆垛三層石墨烯中，電子和紅外聲子之間具有強相互作用，這有望應用于光電調制器和光電芯片等領域。相關研究成果在線發表于《自然-通訊》雜志。
▲三層石墨烯中堆垛相關的電聲耦合示意圖。左為ABA三層石墨烯堆疊；右為ABC三層石墨烯堆疊。（研究團隊供圖）
近年來，三層石墨烯引發了研究人員的廣泛關注。通常，三層石墨烯可呈現出兩種不同的堆疊幾何構型，分別是菱形堆垛和Bernal堆垛。“這兩種堆垛的三層石墨烯具有完全不一樣的對稱性和電子特性，比如中心對稱的菱形堆垛的三層石墨烯具有位移電場可調的能隙，并可展現出一系列Bernal堆垛三層石墨烯不具有的關聯物理效應：莫特絕緣態、超導和鐵磁等。”論文共同通訊作者、中國科學院物理研究所研究員張廣宇說。
如何理解三層石墨烯菱形堆垛中的這些獨特關聯物理效應，已成為當前重要研究前沿之一。此次，科研人員通過柵電壓可調的拉曼光譜和激發頻率依賴的近場紅外光譜，發現了菱形堆垛三層石墨烯中電子和紅外聲子之間具有強相互作用。“我們提出了一種簡單、無損、高空間分辨的近場光學成像技術，不僅可以鑒別石墨烯的堆垛次序，還可以探索電子—聲子強相互作用，這為將來多層石墨烯以及轉角石墨烯的研究提供堅實基礎。”論文共同通訊作者、國家納米科學中心研究員戴慶說。
據悉，這項研究為理解菱形堆垛的三層石墨烯中的超導和鐵磁等物理效應提供了新的視角。同時，它也為新一代光電調制器和光電芯片的設計提供了相關材料研究的基礎。
來源：科技日報（ 2024-03-15 第01版）
責編：曹旸
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