格勒诺布尔-阿尔卑斯大学Alessandro Cresti课题组--花状石墨烯的生长、电荷和热传输

【www.fsgl168.com--工作报告】

报告了石墨烯中最小位错环的结构和传输特性，这被称为花缺陷。首先，通过先进的实验成像技术，推断出化学气相沉积石墨烯的重结晶过程中如何形成花缺陷。提出花缺陷是由凸起类型的机理引起的，其中花域是动态再结晶留下的晶粒。接下来，为了评估此类缺陷作为全石墨烯电子产品构建基块可能的用途，我们结合了多尺度建模工具来研究具有花朵缺陷随机分布的大型单层石墨烯样品的结构以及电子和声子的传输性质。对于足够大的花朵密度，发现强烈抑制了电子传输，而令人惊讶的是，空穴传输几乎不受影响。这些结果表明花状石墨烯可能用于电子能量过滤。对于相同的缺陷密度，由于缺陷引起的弹性散射占主导地位，声子的传输量降低了几个数量级。即使在非常低的浓度下，弯曲声子（石墨烯的关键）的热传递也被大大抑制。

Figure 1. （a）CVD石墨烯的HRTEM图像。插图：（a）中的快速傅立叶变换（FFT）和FFT所示的A方向的暗场图像。（b）在素描的凸起成核机理中鉴定出对应于阶段II或III的石墨烯凸起。五边形和七边形分别以绿色和品红色突出显示。

 

Figure 2. （a-d）与花相关的尺寸增加的实验性缺陷。（e-h）DFT计算出与花朵相关的尺寸增加的缺陷：（e）单一花T1、（f-g）带有空位和原花的双花，以及（h）三朵T2。（i）一系列基于三角形的域Tn。

 

Figure 3. （a）在300 K的温度下，单层石墨烯带的电导率。（b）平均电导率与花浓度的关系。

 

Figure 4. （a）每个原子的状态密度与能量的关系。（b）在E=-0.35 eV处的状态密度（顶部）和局部光谱电流强度（底部）的局部变化，由（a）中的黄点表示。（c）与（b）相同，在E=0.2 eV时，由（a）中的绿点表示。（d）与（b）相同，在E=0.5 eV时，由（a）中的洋红色点表示。 

相关研究成果于2020年由格勒诺布尔-阿尔卑斯大学Alessandro Cresti课题组，发表在Carbon（doi.org/10.1016/j.carbon.2020.01.040）上。原文：Growth, charge and thermal transport of flowered graphene。

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