受鋰電池工作原理的啟發(fā),中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所前沿科學(xué)與技術(shù)研究院與新加坡國立大學(xué)、國防科技大學(xué)的研究人員合作構(gòu)建了類似于鋰離子電池石墨烯插層器件。在保持石墨烯二維結(jié)構(gòu)的前提下,將鋰金屬插入石墨烯范德瓦爾斯層間,形成具有超分子結(jié)構(gòu)鋰石墨烯插層材料。鋰金屬的嵌入可以精確調(diào)控石墨烯中電子帶間、帶內(nèi)躍遷過程以及電子-聲子相互作用過程,進(jìn)而實現(xiàn)石墨烯二次諧波特性可控調(diào)控。

研究人員調(diào)節(jié)石墨烯層間鋰離子的數(shù)量,實現(xiàn)了對石墨烯二次諧波信號的可控調(diào)控。與傳統(tǒng)的電場調(diào)控、表面摻雜等方法相比,插層調(diào)控具有調(diào)控范圍大,調(diào)控過程可控、可逆,器件狀態(tài)可以實現(xiàn)不帶電保持等優(yōu)點。該研究揭示了鋰石墨烯插層材料優(yōu)異的非線性光學(xué)性質(zhì),作為一種全新的可調(diào)光學(xué)倍頻材料,其將對先進(jìn)納米光子器件的發(fā)展起到重要作用。研究中,科研人員展示了厘米量級樣品的制備。

中科院光電所等:研制鋰石墨烯插層材料
鋰石墨烯插層材料表征。(a, b)鋰石墨烯插層材料的結(jié)構(gòu)示意圖;(c)鋰石墨烯插層材料器件示意圖;(d,e)石墨烯插層前后光學(xué)照片;(f)石墨烯插層前(黑色曲線)后(紅色曲線)光學(xué)反射譜

 

中科院光電所等:研制鋰石墨烯插層材料

鋰石墨烯插層材料在不同插層狀態(tài)下的二次諧波信號。二次諧波信號的產(chǎn)生表明鋰插層石墨烯材料中具有反演對稱性破缺現(xiàn)象,有望用于修正鋰插層石墨烯P6/mmm對稱性結(jié)構(gòu)的理論模型,對于理解石墨烯插層材料的新奇物理特性,如超導(dǎo)、電荷密度波等,也具有重要意義。

中科院光電所等:研制鋰石墨烯插層材料
厘米尺度石墨烯插層材料的制備。

 

文獻(xiàn):

中科院光電所等:研制鋰石墨烯插層材料

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