研究目的
利用场发射显微镜(FEM)和场离子显微镜(FIM)研究石墨烯边缘的电子态,并测量从石墨烯边缘场发射电子的自旋极化。
研究成果
该研究通过场发射显微镜(FEM)和场离子显微镜(FIM)成功观测到石墨烯边缘π轨道的空间分布,其中FIM提供了更高分辨率。初步自旋极化测量显示室温下数值为20%至25%,表明石墨烯边缘在自旋电子学应用中的潜力。但残余气体吸附对自旋极化的影响仍需进一步研究。
研究不足
该研究的局限性在于残留气体(如氢气)可能产生吸附作用,从而影响自旋极化测量结果。观测到的自旋极化率骤降现象可能正是由这种吸附作用所致。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用场发射显微镜(FEM)和场离子显微镜(FIM)在原子尺度上研究石墨烯边缘,重点关注π轨道的空间分布及发射电子的自旋极化。
2:样品选择与数据来源:
石墨烯发射体通过两种方法制备:使用石墨晶体的刮擦法和使用氧化石墨烯水悬浮液的电泳沉积法。
3:实验设备与材料清单:
设备包括扫描电子显微镜、微操纵器、钨针和莫特自旋极化分析仪;材料包括氧化石墨烯和高度取向热解石墨(HOPG)。
4:实验流程与操作步骤:
在同一石墨烯边缘进行FEM和FIM测量,自旋极化测量通过配备自旋旋转器和莫特分析仪的FEM完成。
5:数据分析方法:
自旋极化强度通过各分量矢量和计算得出,测量在室温超高真空条件下进行。
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