图 1. 石墨烯场效应器件在 Al/Ti 沉积和氧化前后的实验方案。 图 2. 具有 AlOx 和 TiOx 层的石墨烯器件的电特性修改。与栅极相关的电导率(以电导量子 e2/h 为单位)与栅极电压 (VG) 的关系。具有石墨烯的器件在(a)AlOx 和(b)TiOx 沉积之前(灰色曲线)和之后(橙色/棕色曲线)的狄拉克曲线。此处提供的虚线用于指导 Dirac 点展宽。 (c-j) Dirac 点位置 (VD) 及其位移 (ΔVD)、场效应电子迁移率 (μ)、原始石墨烯 (黑色正方形) 的最小电导率和 AlOx 和 TiOx 沉积的总结。 图 3. XPS 表征。(a) 原始石墨烯(深棕色)、沉积 TiOx(棕色)和 AlOx(橙色)的石墨烯的概览光谱,以及 (b) 用于最小二乘拟合的 C 1s 成分。所有光谱均使用单色 Al Kα 源获得。结合能使用 SiO2 中 103.3 eV 的 Si 2p 峰和 284.4 eV 的碳 sp2 峰校准。 图 4. (a) 原始石墨烯和具有沉积的 TiOx和AlOx的石墨烯的拉曼光谱,插图显示 G 和 2D 波段的变化。(b) 代表性石墨烯 (Gr)和石墨烯在 TiOx(Gr + TiOx) 和 AlOx(Gr + AlOx) 沉积在其顶部后的 AFM 图像。相应的灰线扫描显示粗糙度轮廓,Rq 表示平均区域粗糙度。 图5. 模拟系统的几何形状(上面板)。原子 Al、O 和 C 分别用绿色、灰色和橙色表示。黄色的云是晶体的原子投影磁矩密度。下图显示了(a)在石墨烯单层结构(C8-Al12O17)上略微偏离化学计量的氧化铝的投影能带结构:费米能级相对于狄拉克点向下移动,晶胞磁矩约为 0.44 μB。(b)完美的化学计量比(C8-Al12O18)产生部分 sp3 键合的石墨烯,导致局部带隙开口和磁矩(0.61 μB/晶胞)。(c)具有 sp3 键合 C8-Al11O18 的石墨烯的电子结构,其中晶胞磁矩为 1μB。来自Al的s和p带穿过狄拉克锥和费米能级(灰色带)是由于复合材料最顶部表面的悬空键。 |
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