文章指出,骨架掺杂可以维持高载流子迁移率的主要原因为:(1)骨架掺杂的氮原子在石墨烯的晶格中以团簇形式存在,可以有效降低掺杂原子对石墨烯的载流子的散射;(2)氧气选择性刻蚀可以消除吡啶氮和吡咯氮等破坏石墨烯晶格的掺杂类型;(3)制备的骨架掺杂石墨烯单晶尺寸在毫米量级,减少了晶界散射对石墨烯载流子迁移率的影响。低温和磁场下,作者也观测到氮团簇形成的较强的库伦电势导致的震荡,这也从侧面证实了团簇掺杂的存在。相较于其他材料,簇状掺杂的石墨烯继承了本征石墨烯较低的面电阻和较高的可见光透过率的特点。与吸附掺杂相比,簇状氮掺杂石墨烯的高温稳定性更好。簇状氮掺杂石墨烯基于其良好的透光性、导电性、稳定性和高载流子迁移率,为未来石墨烯研究和产业应用提供了材料基础,具有重要的基础科学意义和应用价值

  本文共同通讯作者为刘忠范教授彭海琳教授丁峰教授徐洪起教授,并列第一作者为林立博士、李佳玉博士、袁清红教授、李秋珵博士。合作者还包括北京大学康宁教授、张艳峰特聘研究员和苏州大学Mark H. Rummeli教授等课题组该工作得到了科技部、基金委和北京市科委项目资助

 

簇状氮掺杂石墨烯单晶的制备和表征

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