中國科大在石墨烯光電調控研究中獲得突破

　　近日，中國科學技術大學物理學院嚴濟慈班09級本科生戚驥等人在曾長淦教授的指導下，在石墨烯的光電調控方面取得新進展，利用光柵壓調控放置在半導體表面的石墨烯的摻雜類型和載流子濃度，并實現電子超晶格，該研究成果發表在國際雜志Advanced Materials上，戚驥是第一作者。

　　石墨烯的載流子濃度調控非常重要，通常是通過電柵壓或者化學摻雜來實現的。然而，電柵壓調控需要絕緣介電層，而化學摻雜又缺乏簡潔、有效的可調性。戚驥等人發現可以利用光柵壓對放置在一般半導體表面的石墨烯實現載流子調控：半導體與石墨烯的界面通常存在Schottky電場，當入射光能量大于半導體能隙時，界面電場將使激發的電子空穴對分離，并驅動其中一種載流子在石墨烯積累，從而實現光柵壓對載流子的調控。由于石墨烯只有單層而且本征載流子濃度很低，因此這種調控非常有效，通過改變光強可以使摻雜類型從p到n可逆轉變。另一方面，對石墨烯載流子進行空間依賴的調控可以實現各種新奇的量子效應，如Klein隧穿，各向異性電輸運等等。戚驥等人利用有周期長條孔洞的模板進行空間選擇性的光柵壓調控，從而實現了電子超晶格(比如p-p+超晶格)的制備。更為有趣的是，這種p-p+電子超晶格具有很強的輸運各向異性：沿著超晶格方向，周期勢壘數目越多電阻反而越小；而垂直于超晶格方向，電阻并不隨著周期數的變化而改變。這種各向異性可能起源于p-p+界面載流子的非線性動力學效應。這一工作對于探索石墨烯的新奇物性和發展基于石墨烯的光電器件提供了新的啟示。

　　上述研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部、教育部以及量子信息與量子科技前沿協同創新中心的資助。