石墨烯/SiC界面处缺陷介导的二维Ag相工程
材料科学
2025-11-11 v1
摘要
原子级厚度的银薄膜在等离激元、量子光学和能量收集领域提供了独特的机遇，然而传统生长方法难以在单层极限下实现结构控制。在这里，我们展示了通过在外延石墨烯/碳化硅（EG/SiC）界面处的缺陷工程限制异质外延（CHet），实现了大面积、结晶二维 Ag 薄膜的相选择性合成。通过调节石墨烯生长和生长后的缺陷引入，获得了具有不同特性的两种不同 Ag 相：一种是由外延石墨烯中的空位和线缺陷稳定的近共格 Ag(1) 晶格，另一种是优先在富含 sp3 的零层石墨烯上生长的更致密的 Ag(2) 相。结构和光谱表征证实了与 SiC 衬底的晶格匹配，而理论计算揭示了对 Ag(2) 的热力学偏好，但 Ag(1) 更容易成核。发现两种相均具有半导体特性，其中 Ag(2) 相表现出略微增强的石墨烯 n 型掺杂。值得注意的是，非线性光学测量揭示了两种相之间的二阶磁化率存在三个数量级的差异，展示了可调相二维金属在可重构光电和超材料平台中的应用前景。
引用
@article{arxiv.2511.07151,
title = {Defect-Mediated Phase Engineering of 2D Ag at the Graphene/SiC Interface},
author = {Arpit Jain and Boyang Zheng and Sawani Datta and Kanchan Ulman and Jakob Henz and Matthew Wei-Jun Liu and Van Dong Pham and Wen He and Chengye Dong and Li-Syuan Lu and Alexander Vera and Nader Sawtarie and Wesley Auker and Ke Wang and Bob Hengstebeck and Zachary W. Henshaw and Shreya Mathela and Maxwell Wetherington and William H. Blades and Kenneth Knappenberger and Ursula Wurstbauer and Su Ying Quek and Ulrich Starke and Shengxi Huang and Vincent H. Crespi and Joshua A. Robinson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.07151},
year = {2025}
}