衬底掺杂剂诱导的外延双层石墨烯电子态不均匀性
介观与纳米尺度物理
2019-11-27 v1
摘要
二维(2D)材料因其卓越的可调性已成为探索新奇性质与功能的新疆域。二维材料前所未有的可调性也伴随着许多同样巨大的挑战,因为它们易受缺陷和无序的影响。缺陷与无序的存在会诱导电子态的不均匀性,往往使得直接探测材料本征性质变得困难。因此,许多研究致力于改善电子均匀性,例如通过降低材料内部及界面处的缺陷与无序密度。然而,对于嵌入底层衬底中的无序却鲜有关注。本文通过低温扫描隧道显微镜(STM)与谱学(STS)研究衬底中的单个掺杂剂如何与二维材料相互作用并产生电子-空穴puddle。具体而言,我们以生长在氮掺杂碳化硅(SiC)衬底上的外延双层石墨烯为模型体系,该体系在许多应用与基础研究中发挥了关键作用。SiC衬底内的氮掺杂剂首次通过STM在石墨烯上方成像。衬底中带正电的氮掺杂剂经由库仑相互作用在石墨烯中诱导出直径约2 nm的缺电子puddle。相对于狄拉克点的费米能级被这些puddle以约40 meV的幅度调制,从而导致外延石墨烯的电子态不均匀性。我们在这一原型材料上的发现有望普遍促进石墨烯及其他二维材料的质量提升。
引用
@article{arxiv.1911.11372,
title = {Substrate dopant induced electronic inhomogeneity in epitaxial bilayer graphene},
author = {Shuai Zhang and Di Huang and Lehua Gu and Yuan Wang and Shiwei Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.11372},
year = {2019}
}
备注
18 pages, 5 figures