确立雙層和三層石墨烯與金屬接觸的界面性質

單層或多層石墨烯通常通過CVD方法生長在過渡金屬如Cu、Co、Ni、Pd等的表面上，因為這樣可以生長大面積、高質量的石墨烯，而且便于将石墨烯轉移到其它襯底上。相對于單層石墨烯，雙層和三層石墨烯（ABC堆積）的反演對稱性很容易被破壞而打開一個能隙，從而更适合于用作場效應器件。另外，石墨烯的器件應用也需要用金屬做電極。所以研究雙層和三層石墨烯與金屬襯底接觸的界面性質具有重要的意義。

凝聚态所呂勁課題組通過第一性原理研究發現，根據吸附的強度和雙層石墨烯電子結構受到的影響程度，這些界面可以分為三類。第一類襯底的界面包括Al，Cu，Ag，Au和Pt，雙層石墨烯物理吸附在這一類襯底上，并且打開一個0.10-0.20 eV的能隙。第二類襯底的界面包括Co, Ni和Ti，雙層石墨烯化學吸附在這一類襯底上，接近金屬表面的底層石墨烯的電子結構被嚴重破壞而遠離金屬表面上面一層石墨烯的電子結構保存完好。第三類襯底的界面包括Pd，雙層石墨烯在其上面的吸附處于典型的物理吸附和化學吸附之間，底層石墨烯的電子結構被嚴重破壞，而頂層石墨烯被打開一個大小為0.12 eV的能隙。本工作不僅為雙層石墨烯與金屬襯底接觸的界面性質提供了一個全面的認識，同時也為雙層石墨烯器件選擇合适的電極材料提供了指導。

相關工作最近發表在自然出版集團新刊《Scientific Reports》上（Interfacial Properties of Bilayer and Trilayer Graphene on Metal Substrates, Scientific Reports 3, 2081 (2013); http://www.nature.com/srep/2013/130627/ srep02081/full/ srep02081）。beat365前沿交叉學科研究院、beat365博士生鄭家新和beat365博士生王洋洋是該論文的并列第一作者。合作者有beat365高政祥、史俊傑和俞大鵬教授以及美國内布拉斯加州立大學奧馬哈分校梅維甯教授。

此外該課題組發表在Nano Letters 12, 113 (2012)上預言矽烯存在電場可調控能隙的工作在國際上引起較大反響。被引用次數在2012年 Nano Letters 發表的1000多篇論文排12位。

上述研究工作得到了國家重大研究計劃，教育部新世紀人才計劃，國家自然科學基金以及人工微結構與介觀物理國家重點實驗室的支持。