中國粉體網(wǎng)訊  摻雜劑可以調(diào)節(jié)石墨烯的費(fèi)米能級(jí)，同時(shí)可以在一定程度上打開石墨烯的帶隙。雙層石墨烯與單層石墨相比能帶結(jié)構(gòu)有較大差異， AB 堆垛的雙層石墨烯在原始狀態(tài)是零帶隙的半導(dǎo)體。如果能打破這兩層的反向?qū)ΨQ，就可以得到非零帶隙。近年來，經(jīng)過不斷探索，人們發(fā)現(xiàn)通過靜電效應(yīng)摻雜或異質(zhì)化學(xué)摻雜方法可以有效的打開雙層石墨烯帶隙。

    1  靜電摻雜

    如果給雙層石墨烯施加一個(gè)垂直的電場，打破石墨烯反對(duì)稱的能帶結(jié)構(gòu)，就能形成一個(gè)獨(dú)特的帶隙。用上下兩層的雙柵FET結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)這一過程，從而打開雙層石墨烯的帶隙。在石墨烯層上下沉積絕緣介質(zhì)，然后構(gòu)造電極形成雙柵，當(dāng)在頂柵和底柵通上不同的電壓Dt 和Db，就會(huì)因載流子分布變化引起摻雜，產(chǎn)生非零帶隙。δD＝Db－Dt 變化時(shí)，雙層石墨烯的帶隙隨著變化。

    2  異質(zhì)化學(xué)摻雜

    將雙層石墨烯先轉(zhuǎn)移到NH2-基功能化的自組裝層上，實(shí)現(xiàn)對(duì)下層石墨烯的n型摻雜；然后在雙層石墨烯上層熱沉積2,3,5,6-四氟乙烯-7,7,8,8-醌二甲烷(F4-TCNQ)分子，形成p型摻雜(F4-TCNQ 中氰基和氟代組吸引電子的特性引起p型摻雜)。經(jīng)過這樣處理的雙層石墨烯電子能帶可以明顯打開，其帶隙比只摻雜一種摻雜劑的更寬。有些研究小組還實(shí)現(xiàn)了用其他摻雜劑來分別進(jìn)行n型/p型摻雜打開石墨烯帶隙。原理和上面的類似，只是n型摻雜劑換成了聯(lián)芐吡啶(benzyl viologen)， p 型摻雜劑換成了HfO2。