Small:表面合成具有可变带隙的多孔石墨烯

石墨烯具有非常好的电学性能,比如很高电子迁移率。 但是由于石墨烯没有带隙,这极大限制它在电子器件方面的应用。打开石墨烯的带隙,使之能作为下一代电子器件的电荷传输层是目前研究的一个热点。该领域的挑战是能够合成具有带隙可调的二维石墨烯。 

纳米孔可将半金属石墨烯转化为具有半导体或绝缘体性质的纳米孔石墨烯。借助表面合成方法,新加坡国立大学王定官博士等成功制备两种具有大带隙(bandgap)的多孔石墨烯框架。通过两步热处理分别诱导脱卤和脱氢的两种碳-碳偶联反应,进而得到纳米孔石墨烯-1和纳米孔石墨烯-2。低温扫描隧道显微镜(LT-STM)和非接触原子力显微镜(nc-AFM)证实纳米孔石墨烯-1具有非平面结构,而纳米孔石墨烯-2为平面的单层碳薄片。这两类纳米孔石墨烯的能带结构可以通过扫描隧穿图谱(STS)获得,纳米孔石墨烯-1和纳米孔石墨烯-2的带隙分别为~5.0 eV和~3.8 eV。理论计算进一步证实:纳米孔石墨烯能够打开大的带隙的主要原因是纳米孔的形成和非平面结构共同抑制π-电子离域。这项工作表明,通过引入纳米孔或非平面结构,零带隙石墨烯可以转化为具有合适带隙的半导体(纳米多孔石墨烯-2)和宽带隙的绝缘体(纳米多孔石墨烯-1)。

该工作是在新加坡国立大学Andrew Wee教授和Wu Jishan教授指导下完成的,第一性计算由香港理工大学杨明助理教授指导完成,复旦大学陆雪峰教授对该工作也有很大的贡献。王定官博士为第一作者,杨明助理教授、Wu Jishan教授与Andrew Wee教授是论文通讯作者。

论文信息:

On-Surface Synthesis of Variable Bandgap Nanoporous Graphene

Dingguan Wang, Xuefeng Lu, Arramel, Ming Yang*, Jishan Wu*, Andrew T. S. Wee*

Small

DOI:10.1002/smll.202102246

原文链接: https://doi.org/10.1002/smll.202102246