石墨烯褶皱的结构与电子输运

褶皱是二维薄膜中普遍存在的现象。特别是在金属衬底上大规模生长石墨烯时，通常能观察到高密度的褶皱。尽管它们很普遍且对大规模石墨烯电子器件具有潜在影响，但人们对其结构形态和电子性质知之甚少。利用原子力显微镜观察石墨烯的形貌，我们发现褶皱在折叠前会达到一定的最大高度。能量学计算解释了这种形态转变，并表明高的波纹在范德华力作用下塌缩成狭窄的直立褶皱，类似于大直径纳米管。量子输运计算表明，通过这些塌缩褶皱结构的电导主要受态密度瓶颈以及跨越塌缩双层区域的层间隧穿的限制。此外，通过对大量具有宽折叠褶皱的器件进行系统测量，我们发现其电阻率具有明显的各向异性，这与我们的输运模拟结果一致。这些结果突出了形态与电子性质之间的耦合，这对大规模高速石墨烯电子器件具有重要的实际意义。