石墨烯晶界处的电子学与等离激元现象

石墨烯是由碳原子构成的二维蜂窝状晶格，在（光）电子学和等离激元学领域备受关注，可通过多种制备技术获得，其中化学气相沉积（CVD）是最具技术应用前景的方法之一。CVD 生长石墨烯的电子和机械性能在很大程度上取决于晶界的特性。然而，直接且便捷地表征这些晶界的物理性质仍具挑战性。在此，我们展示了一种利用红外纳米成像技术可视化和研究 CVD 生长石墨烯中晶界的方法。我们利用被石墨烯晶界反射和散射的表面等离激元，从而引起等离激元干涉。通过记录和分析干涉图样，我们可以绘制大面积 CVD 生长石墨烯薄膜的晶界图，并探测单个晶界的电子性质。定量分析表明，晶界形成了阻碍电输运和等离激元传播的电子势垒。这些势垒的有效宽度（约 10-20 nm）取决于电子屏蔽效应，其量级与石墨烯的费米波长相当。这些结果揭示了导致 CVD 生长石墨烯中电子迁移率较低的微观机制，并表明未来在基于石墨烯的等离激元电路中利用电子势垒实现可调谐等离激元反射器和相位延迟器的可能性。