Atomic Valley Filter Effect Induced by an Individual Flower Defect in Graphene

Owing to the bipartite nature of honeycomb lattice, the electrons in graphene host valley degree of freedom,which gives rise to a rich set of unique physical phenomena including chiral tunneling, Klein paradox, and quantum Hall ferromagnetism. Atomic defects in graphene can efficiently break the local sublattice symmetry, and hence,have significant effects on the valley-based electronic behaviors. Here we demonstrate that an individual flower defect in graphene has the ability of valley filter a...     

铪烯

正国际上首次报道了基于d电子过渡金属元素的二维蜂窝状晶体材料。这种由铪元素构成的二维蜂窝状结构比石墨烯具有更强的自旋轨道耦合,为研究二维体系中新的量子现象和电子行为提供了新的平台。铪也是当今半导体科学和技术中最重要的元素之一,制备出铪的类石墨烯结构对未来电子学也极其重要。该工作发表在Nano Letters 13,4671(2013),被Nature China和Nature Nanotechnology作为研究亮点进行报道。     

金属衬底上高质量大面积石墨烯的插层及其机制

石墨烯作为一种新型二维材料,因其优异的性质,在科学和应用领域具有非常重要的意义.而其超高的载流子迁移率、室温量子霍尔效应等,使其在信息器件领域备受关注.如何获得高质量并且与当代硅基工艺兼容的石墨烯功能器件,是未来将石墨烯应用于电子学领域的关键.近年来,研究人员发展了一种在外延石墨烯和金属衬底之间实现硅插层的技术,将金属表面外延石墨烯高质量、大面积的特点与当代硅基工艺结合起来,实现了无需转移且无损地将高质量石墨烯置于半导体之上.通过系统的实验研究并结合理论计算,揭示了插层过程包含四个主要阶段:诱导产生缺陷、异质原子插层、石墨烯自我修复和异质原子扩散成膜,并证实了这一插层机制的普适性.拉曼和角分辨光电子能谱实验结果表明,插层后的石墨烯恢复了本征特性,接近自由状态.此外,还实现了多种单质元素的插层.不同种类的原子形成不同的插层结构,从而构成了多种石墨烯/插层异质结.这为调控石墨烯的性质提供了实验基础,也展现了该插层技术的普适性.     

H4SiW12O40和双偶极Ru(II)配合物形成的静电自组装多层膜

制备了含有H4SiW12O40和双偶极Ru(II)配合物交替层的一个新颖静电自组装多层膜.用紫外可见光谱、循环伏安学、原子力显微镜对薄膜进行了表征和性质研究.结果表明膜沉积平稳、均匀,所制得的薄膜具有较好的电化学活性.AFM图像表明钌(II)配合物和H4SiW12O40层具有明显不同的微区结构.     

Charge density wave states in phase-engineered monolayer VTe2

Charge density wave (CDW) strongly affects the electronic properties of two-dimensional (2D) materials and can be tuned by phase engineering. Among 2D transitional metal dichalcogenides (TMDs), VTe$_{2}$ was predicted to require small energy for its phase transition and shows unexpected CDW states in its T-phase. However, the CDW state of H-VTe$_{2}$ has been barely reported. Here, we investigate the CDW states in monolayer (ML) H-VTe$_{2}$, induced by phase-engineering from T-phase VTe$_{2}$. The phase transition between T- and H-VTe$_{2}$ is revealed with x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning transmission electron microscopy (STEM) measurements. For H-VTe$_{2}$, scanning tunneling microscope (STM) and low-energy electron diffraction (LEED) results show a robust $2\sqrt 3 \times 2\sqrt 3 $ CDW superlattice with a transition temperature above 450 K. Our findings provide a promising way for manipulating the CDWs in 2D materials and show great potential in its application of nanoelectronics.     

Intercalation of metals and silicon at the interface of epitaxial graphene and its substrates

Intercalations of metals and silicon between epitaxial graphene and its substrates are reviewed. For metal intercala- tion, seven different metals have been successfully intercalated at the interface of graphene/Ru（O001） and form different intercalated structures. Meanwhile, graphene maintains its original high quality after the intercalation and shows features of weakened interaction with the substrate. For silicon intercalation, two systems, graphene on Ru（O001） and on Ir（l I 1）, have been investigated. In both cases, graphene preserves its high quality and regains its original superlative properties after the silicon intercalation. More importantly, we demonstrate that thicker silicon layers can be intercalated at the interface, which allows the atomic control of the distance between graphene and the metal substrates. These results show the great potential of the intercalation method as a non-damaging approach to decouple epitaxial graphene from its substrates and even form a dielectric layer for future electronic applications.     

并五苯分子在Ag(110)表面成膜过程中的结构研究

采用低能电子衍射原位研究了并五苯分子（C₂₂H₁₄）在Ag(110)单晶表面的生长，观察了在初期沉积过程及随后基底变温过程中分子层结构的形成和变化.室温下并五苯分子在Ag(110)基底表面具有高的迁移性，从开始无序的亚单层膜结构逐渐形成有序的单层膜结构．实验和理论分析表明：并五苯分子平铺在Ag(110)表面，形成了与基底构成有关的有序结构，存在沿基底晶向成镜面对称的两种畴界取向，在基底温度从室温升高到接近并五苯升华温度的过程中，基底上的有序分子层结构保持稳定不变 关键词： 并五苯 低能电子衍射图案 分子层结构 Ag(110)     

用AFM研究DL-缬氨酸晶体的结构及其表面分子的排列

利用原子力显微镜(AFM)成像技术来观察DL-缬氨酸晶体表面分子的规则排列, 研究表明对映体分子在DL-缬氨酸晶体中相互配对排列, 每个晶胞单元中包含两个对映体分子, 属于具有中心对称结构 群, 整个晶体是消旋的. 通过原子力显微镜对DL-缬氨酸晶体表面重复单元的测量结果与X衍射数据对比, 发现用AFM观察到的DL-缬氨酸晶体中分子表面形貌的规整排列的距离, 同X衍射得出的三斜晶系晶胞参数数据基本一致, 由此判定该晶体属于三斜晶系而不是单斜晶系. 探讨了利用纳米技术的研究手段在分子水平研究生命起源中的手性问题, 在确定的晶面上通过分子周期性结构排列规律, 对DL-缬氨酸晶体表面分子进行手性识别.     

低维原子/分子晶体材料的可控生长、物性调控和原理性应用

本文介绍了高鸿钧课题组在物理所20年来的部分代表性工作.研究的主要方向为低维纳米功能材料的分子束外延可控制备、生长机制、物性调控及其在未来信息技术中的原理性应用.从材料的可控制备入手,结合第一性原理的理论计算,阐明材料生长机制和结构与物性的关系,进而实现物性调控和原理性应用.主要内容有:1)纳米尺度"海马"分形结构的形成及其生长机制;2)STM分辨率的提高及最高分辨Si(111)-7×7原子图像的获得;3)固体表面上功能分子的吸附、组装及其机制;4)稳定、重复、可逆的纳米尺度电导转变与超高密度信息存储;5)固体表面上单分子自旋态的量子调控及其原理性应用;6)原子尺度上朗德g因子的空间分辨及其空间分布不均匀性的发现;7)晶圆尺寸、高质量、单晶石墨烯的制备及原位硅插层绝缘化;8)几种新型二维原子晶体材料的可控构筑及其物性调控;9)"自然图案化"的新型二维原子晶体材料及其功能化.这些工作为低维量子结构的构造、物性调控及其原理性应用奠定了基础.     

单层二维量子自旋霍尔绝缘体1T'-WTe2研究进展

量子自旋霍尔效应通常存在于二维拓扑绝缘体中,其具有受拓扑保护的无耗散螺旋边界态. 2014年,理论预言单层1T’相过渡金属硫族化合物是一类新型的二维量子自旋霍尔绝缘体.其中,以单层1T’-WTe₂为代表的材料体系具有原子结构稳定、体带隙显著、拓扑性质易于调控等许多独特的优势,对低功耗自旋电子器件的发展具有重要的意义.本文总结了单层1T’-WTe₂在实验上的最新进展,包括基于分子束外延生长的材料制备,螺旋边界态的探测及其对磁场的响应,掺杂、应力等手段在单层1T’-WTe₂中诱导出的新奇量子物态等.也对单层1T’-WTe₂未来可能的应用前景进行了展望.