利用石墨烯对插层水分子进行电容传感
介观与纳米尺度物理
2015-11-30 v1
摘要
理解环境分子与石墨烯及其相邻介电层的相互作用对于一系列基于石墨烯的器件具有根本重要性，特别是传感器，因为此类相互作用可能影响器件的运行。众所周知，水可以被截留在石墨烯及其基底之下，然而，石墨烯下方水分子的电学效应及其在不同环境条件下如何变化的动力学尚未被量化。本文利用金属-氧化物-石墨烯可变电容器（varactor）结构，表明石墨烯可用于电容传感石墨烯与 HfO2 之间水的插层，并且该过程在快速时间尺度上是可逆的。利用原子力显微镜确认了插层现象，并量化了石墨烯位移随湿度的变化。利用密度泛函理论模拟量化了由插层水引起的石墨烯位移，并解释了观察到的狄拉克点偏移，认为这是由水和氧对石墨烯中载流子浓度的共同效应所致。最后，分子动力学模拟表明，插层的一个可能机制涉及水分子在石墨烯下方的吸附和横向扩散。
引用
@article{arxiv.1508.05147,
title = {Capacitive Sensing of Intercalated H2O Molecules Using Graphene},
author = {Eric J. Olson and Rui Ma and Tao Sun and Mona A. Ebrish and Nazila Haratipour and Kyoungmin Min and Narayana R. Aluru and Steven J. Koester},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.05147},
year = {2015}
}
备注
E.J.O. and R.M. made an equal contribution to this work