纳米尺度石墨的带隙涌现：计算与实验研究
材料科学
2025-06-09 v4
摘要
层状材料的带隙对于实现可调谐的光探测、高效能量转换以及非线性光学响应至关重要，这些功能是下一代光子器件和量子器件的必备要素。通过构建具有互补性的异质结构（如过渡金属硫化物或钙钛矿材料），可实现带隙工程，从而实现多功能器件。石墨传统上被视为无带隙材料，但在纳米尺度pattern化的高取向石英石墨（HOPG）中，角分辨光电子能谱（ARPES）和拉曼测量均揭示出约100 meV的带隙。我们的先进计算结果，考虑了光电子矩阵元效应，能够高度准确地预测这一带隙，并将其归因于纹路加工过程中引入的机械变形。本工作搭建了理论与实验之间的桥梁，为HOPG中可调谐带隙的直接证据提供了支持。除其基本意义外，这一发现为设计具有定制电子性质的材料开辟了新途径，为 terahertz 器件和光电子器件的发展提供了可能。
引用
@article{arxiv.2411.14244,
title = {Emergence of a Bandgap in Nano-Scale Graphite: A Computational and Experimental Study},
author = {Sujinda Chaiyachad and Trung-Phuc Vo and Warakorn Jindata and Sirisak Singsen and Tanachat Eknapakul and Chutchawan Jaisuk and Patrick Le Fevre and Francois Bertran and Donghui Lu and Yaobo Huang and Hideki Nakajima and Watchara Liewrian and Ittipon Fongkaew and Jan Minar and Worawat Meevasana},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.14244},
year = {2025}
}
备注
36 pages, 9 figures