1、成果简介
应变工程是打破石墨烯晶格对称性并实现石墨烯带隙可调性的最有效方法。但是，打开石墨烯带隙需要临界应变（> 20％），并且要获得如此大的应变是非常困难的。这限制了基于石墨烯应变的实验研究和光电器件的发展。本文，南开大学刘智波教授团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Critical Strain-Induced Photoresponse in Folded Graphene Superlattices”的论文，研究报告了一种通过表面能工程制备大应变石墨烯超晶格的方法。弯曲晶格的最大应变可达到50％。
特别是，开拓性工作报道了在应变折叠的石墨烯超晶格中超快（短至6 ps）光响应的行为。光电流图显示出很大的增加（高达10^2）拉伸石墨烯晶格中的光响应性，这是由应变石墨烯和原始石墨烯之间的相互作用产生的。通过拉曼光谱，Kelvin探针力显微镜和高分辨率透射电子显微镜，证明了石墨烯弯曲中的超阈值应变触发了石墨烯带隙的打开，并导致了独特的光伏效应。这项工作加深了对应变诱导的石墨烯光电特性变化的理解，并证明了应变石墨烯作为产生新型高速，小型化石墨烯基光电探测器的平台的潜力。
2、图文导读
图1. FGF的方案和形态
图2.折叠石墨烯中G和2D带的红移和FGF中功函数的测量
图3. FGF形态表征，曲率半径测量和应变幅度分析
图4.高分辨率PC映射和用于PC生成的机制
图5.折叠石墨烯超晶格和时间分辨泵浦-探针测量中光伏响应的行为
3、小结
总之，首次报道了应变石墨烯超晶格中的超快速光响应。大量分析表明，这种现象是由特殊的PV效应产生的，该效应是由应变石墨烯和原始石墨烯之间的相互作用触发的。当应变幅度超过阈值（最高50％）时，带隙打开，并且在FGF内部建立了内置电势。泵浦探针实验的结果表明，光电信号的响应时间约为6到10 ps，可以认为是超快的光响应。这项工作加深了对应变诱发的石墨烯光电特性变化的理解，并为新一代高速，小型化的石墨烯基光电探测器的开发铺平了道路。
链接：https://doi.org/10.1021/acsami.1c00786
文献：
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