石墨边缘的扫描隧道显微术与谱学研究

我们从实验和理论两方面研究了剥落石墨表面单台阶边缘附近的电子局域态密度(LDOS)。在扫描隧道显微镜测量中,我们观察到从之字形和扶手椅形边缘均向外延伸3−4 nm的$(\sqrt{3} \times \sqrt{3}) R 30^{\circ}$和蜂窝状超结构。基于密度泛函导出的非正交紧束缚模型的计算表明,若两类边缘在真实石墨台阶边缘处相互混杂,这些超结构可共存。之字形边缘附近的扫描隧道谱测量揭示在费米能下方20 meV能量处LDOS有明显尖峰。扶手椅形边缘附近未观测到此类尖峰。我们结论为该尖峰对应于理论预言的石墨烯 ribbon 的“边缘态”,因为第一性原理计算给出了由边缘态引起的类似显著LDOS尖峰。