精细光谱与精细结构团队在二维材料光学特性研究方面取得新进展

近期，我院精细光谱与精细结构团队与中科院半导体所和浙江大学合作，在二维材料光学特性研究方面取得新的进展，相关工作“Twist angle dependent absorption feature induced by interlayer rotations in CVD bilayer graphene”以河北大学为第一单位发表在《Nanophotonics》（2021, 10(10) : 2695-2703），本科毕业生周文广，博士研究生杨明明等为共同第一作者，李晓莉教授、赵晓辉副教授等为共同通讯作者。

石墨烯具有独特的二维结构和优异的晶体学质量，蕴含了丰富而新奇的物理现象，呈现优良的电学性能和光学性能，被期待用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件和光电器件。目前化学气相沉积法（CVD）生长的大面积和高质量的石墨烯薄膜备受关注。单层石墨烯通过堆叠可得到双层甚至多层石墨烯，而CVD生长的多层石墨烯在堆叠时通常不具有体石墨中采用的Bernal堆垛方式，而是合成出石墨烯片层取向随机的转角多层石墨烯。堆垛方式的差异有可能导致石墨烯具有不同的层间耦合，影响其电子能带结构和光学性质。本工作中作者提供了一种确定CVD生长双层石墨烯层间转角θt的可行方法，通过光学衬度谱测试结果表明，在转角双层石墨烯中会出现Bernal堆垛双层石墨烯中没有出现的新的吸收峰，进而可计算出θt。同时由拉曼光谱中R模的位置计算出θt，两种方法得到的θt之间的误差小于7％，因此确定利用光学衬度谱中的特殊吸收峰测试CVD生长的双层石墨烯层间转角θt的方法具有可行性。该研究成果为鉴别石墨烯层间转角θt提供了简单易行的光学方法，为石墨烯未来在半导体器件方面的应用提供帮助。