硅晶体表面石墨烯褶皱形貌的分子动力学模拟研究

覃业宏; 唐超; 张春小; 孟利军; 钟建新

doi:10.7498/aps.64.016804

摘要

本文利用分子动力学的方法和模拟退火技术从原子尺度分析研究了Si (100), Si (111)和Si (211)表面单原子层石墨烯的褶皱形貌及其演化特点. 研究表明, 分别置于Si晶体的三种不同原子表面的石墨烯都展现出原子尺度的褶皱形貌. 石墨烯与Si晶体表面原子的晶格失配是引起石墨烯褶皱的主要原因. 研究发现, Si晶体表面石墨烯的褶皱形貌强烈的依赖于退火温度. 石墨烯的褶皱形貌还将直接影响其在Si晶体表面的吸附稳定性. 这些研究结果有助于人们认识基于Si晶体衬底的石墨烯的结构形貌及其稳定性, 为石墨烯的进一步应用提供理论参考.

关键词:

Abstract

By using the classical molecular dynamics and the simulated annealing techniques, the evolutions of the rippled morphology in single atomic graphenes placed on the Si (100), Si (111) and Si (211) surfaces respectively are performed at an atomic level. Our results show that the monolayer graphene sheets on the different Si surfaces form atomic scale rippled structures. A graphene monolayer prepared on Si surface forms rippled structure due to the relative lattice mismatch between graphene and Si substrate. The rippled morphology of graphene sheet on Si surface is strongly dependent on the annealing temperature. Such ripples will directly affect the adhesion strength between graphene and Si substrate. These findings are useful for understanding the structural morphology and stability of graphene on the semiconductor Si substrate, which will provide an analysis reference for further applications of graphene.

Keywords:

作者及机构信息

1.
湘潭大学物理与光电工程学院, 湘潭 411105;

2.
微纳能源材料与器件湖南省重点实验室, 湘潭 411105

基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 11204260, 11304263)、教育部长江学者和创新团队发展计划(批准号: IRT13093), 湖南省自然科学基金(批准号: 14JJ7037)和湘潭大学自然科学研究项目(批准号: 09QDZ08)资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Physics and Optoelectronics, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China;

2.
Hunan Key Laboratory for Micro-Nano Energy Materials and Devices, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China

Funds: Project supported by the Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11204260, 11304263), the Program for Chang jiang Scholars and Innovative Research Team in University of Ministry of Education of China (Grant No. IRT13093), the Natural Science Foundation of Hunan Province, China (Grant No. 14JJ7037), and the Research Foundation of Xiangtan University, China (Grant No. 09QDZ08).

参考文献

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[18]	Chao T, Xiao L W, Xin T, Xiang Y P, Li Z S, Jian X Z 2012 Chin. Phys. B 61 066803

施引文献

[1]	Obradovic B, Kotlyar R, Heinz F, Matagne P, Rakshit T, Giles M D, Stettler M A, Nikonov D E 2006 Appl. Phys. Lett. 88 142102
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