Raman spectroscopy as a versatile tool for studying the properties of graphene
拉曼光谱是石墨烯研究的一个组成部分。它用于确定层的数量和方向、边缘的质量和类型以及扰动的影响，例如电场和磁场、应变、掺杂、无序和官能团。这反过来又提供了对所有$sp^2$键合的碳同素异形体的深入了解，因为石墨烯是它们的基本构建块。在这里，我们回顾了最先进的，未来的发展方向和开放的问题，在拉曼光谱的石墨烯。我们描述了重要的物理过程，其重要性只是最近才被认识到，如各种类型的共振在发挥作用，量子干涉的作用。我们更新了所有的基本概念和符号，并提出了一个术语，能够描述文献中的任何结果。最后，我们强调的潜力，拉曼光谱的层状材料以外的石墨烯。
2013-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Edge chirality determination of graphene by Raman spectroscopy
对单层微机械解理石墨烯（MCG）的边缘进行了拉曼成像。无序诱导拉曼特征的强度（D带在~1350 cm-1）被发现与边缘手性相关：它在扶手椅边缘较强，在锯齿形边缘较弱。这表明拉曼光谱是一种可靠和实用的方法来识别石墨烯边缘的手性，并帮助确定晶体取向。石墨烯手性的测定对于石墨烯的基础研究和应用都具有重要意义。
2008-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Raman Spectroscopy of Graphene under Uniaxial Stress: Phonon Softening and Determination of the Crystallographic Orientation
本文系统地研究了单轴拉伸应力作用下石墨烯单分子膜中光学声子的拉曼光谱。G带和2D带都表现出显著的红移。由于应变引起的对称性破缺，G带分裂成两个不同的子带（G+，G-）。来自G+和G-带的拉曼散射显示出独特的偏振依赖性，其反映了应力轴与下面的石墨烯晶体轴之间的角度。因此，偏振拉曼光谱构成了用于确定石墨烯的晶体取向的纯光学方法。
2008-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Mono-, bi- and tri- graphene layers deposited on conductive Au/Cr/SiO2/Si substrate studied by scanning tunnelling spectroscopy
石墨烯器件需要与金属，特别是与金的电接触。对沉积在金属导电Au/Cr/SiO2/Si衬底上的单、双和三石墨烯层进行的电子局域态密度的扫描隧道光谱研究表明，金衬底导致费米能级向下移动，这意味着空穴由金属衬底贡献给石墨烯，石墨烯变成p型掺杂。这些实验结果与最近发表的密度泛函理论计算结果符合得很好。狄拉克点的估计位置表明，石墨烯层数越多，观察到的费米能级位移越低。
2008-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductance at the graphene-SiO2 interface measured by optical pump-probe spectroscopy
我们研究了通过机械剥离石墨在熔融SiO2衬底上制备的单层和多层石墨烯样品的界面热导率σint。通过使用超快光泵浦脉冲并监测皮秒时间尺度上的瞬态反射率，我们获得了石墨烯-SiO2系统的平均σint为5，000 W/cm 2K。我们观察到单个样品之间的σint的显著变化，但没有发现石墨烯层厚度的系统依赖性。
2010-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Dynamics of Graphene Edges Investigated by Polarized Raman Spectroscopy
在这份报告中，我们提出了拉曼光谱研究的热稳定性和动力学的石墨烯边缘。发现石墨烯边缘（扶手椅形和锯齿形两者）不稳定并且即使在低至200°C的温度下也经历改性。基于偏振拉曼光谱的结果，我们提供了可能的结构模型在退火过程中石墨烯的边缘如何变化。锯齿形边缘重新排列并形成相对于边缘方向呈\pm 30°的扶手椅型段，而扶手椅型边缘即使在高达500°C的退火温度下也由扶手椅型段主导。通过热退火对边缘结构的修改（锯齿形区段以扶手椅区段的形式重新排列）提供了控制石墨烯和石墨烯纳米结构的电子性质的灵活方式。
2010-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Non-invasive Scanning Raman Spectroscopy and Tomography for Graphene Membrane Characterization
石墨烯具有非凡的机械和电子性能，使其成为基于膜的纳米机电系统（NEMS）的有前途的材料。在这里，化学气相沉积的石墨烯被转移到目标衬底上，将其悬浮在空腔和沟槽上，用于压力传感器应用。这种器件的开发需要合适的计量方法，即，大规模的表征技术，以确认和分析成功的石墨烯转移与完整的悬浮石墨烯膜。我们提出了快速和非侵入性的拉曼光谱映射来区分独立和衬底支撑的石墨烯，利用不同的应变和掺杂水平。该技术被扩展到结合二维区域扫描与截面拉曼光谱，导致基于膜的石墨烯NEMS的三维拉曼层析成像。拉曼层析成像在线监测的潜力进一步证明了与自动数据分析的方法，以空间上解决微米级集成器件，包括独立和衬底支撑的石墨烯的材料成分。拉曼层析成像可以应用于由其他二维材料以及硅微和纳米机电系统组成的设备。
2017-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Uniaxial strain on graphene: Raman spectroscopy study and bandgap opening
将石墨烯沉积在透明且柔性的衬底上，并且通过在一个方向上拉伸衬底来加载高达约0.8%的拉伸应变。应变石墨烯的拉曼光谱显示2D和G带的显著红移（每1%应变分别为-27.8 cm^-1和-14.2 cm^-1），这是由于碳-碳键的伸长。这表明单轴应变已经成功地应用于石墨烯。我们还提出通过在石墨烯上施加单轴应变，可以实现K点处的可调带隙。第一原理计算预测石墨烯在1%单轴拉伸应变下的带隙开口为~300 meV。应变石墨烯提供了一种通过实验调整石墨烯带隙的替代方法，这将比用于打开石墨烯带隙的其他方法更有效且更可控。此外，我们的研究结果表明，柔性基板是准备这样的应变过程和拉曼光谱可以用作一个超灵敏的方法来确定应变。
2008-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Probing charged impurities in suspended graphene using Raman spectroscopy
带电杂质散射是影响石墨烯中载流子迁移率的主要因素之一。在本文中，我们使用拉曼光谱探测悬浮石墨烯中的带电杂质。我们发现2D带强度对石墨烯中的Cl浓度非常敏感，而G带强度不受影响。悬浮石墨烯的2D和G带之间的强度比I2 D/IG与非悬浮石墨烯相比强得多，这是由于前者中极弱的Cl散射。这一发现与最近的传输测量中观察到的悬浮石墨烯中的超高载流子迁移率一致。我们的结果还表明，在器件应用的关键的低Cl浓度下，I2 D/IG比是选择高质量单层石墨烯样品的比G带蓝移更好的标准。
2009-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure and Structural Evolutions of Hydrogenated Graphene Probed by Raman Spectroscopy
利用多重激发拉曼光谱研究了氢化石墨烯的电子结构和结构演化。揭示了依赖于激发能的饱和效应对D模和G模积分强度之比（ID/IG）的影响，并进一步发展为一种快速估算氢化石墨烯中缺陷间距离和缺陷密度的方法。在低氢覆盖率下，氢原子的化学吸附行为类似于sp2 C=C基体中的缺陷;而在高氢覆盖率下，sp3 C-H键成为聚结团簇，导致对sp2 C畴的限制效应。电子结构的变化所造成的不同的氢覆盖证明了由激发能依赖的红移的D和2D带。我们的研究结果提供了一个有用的指导，开发氢化石墨烯的应用，以及使用拉曼光谱作为快速测量的缺陷密度，在进一步探索其他种类的石墨烯衍生物。
2010-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Probing the Intrinsic Properties of Exfoliated Graphene: Raman Spectroscopy of Free-Standing Monolayers
研究了通过机械剥离石墨制备的原始的、自支撑的石墨烯单层的性质。石墨烯单层，悬挂在开放的沟槽，检查通过空间分辨拉曼光谱的G-，D-和2D-声子模式。G-模式声子表现出降低的能量（1580 cm-1）和增加的宽度（14 cm-1）相比，支持在二氧化硅覆盖的基板上的石墨烯单层的响应。从G模式拉曼光谱的分析中，我们推断出独立的石墨烯单层基本上是未掺杂的，残余载流子浓度的上限为2x10^11 cm-2。在支撑区域上，观察到明显更高且空间不均匀的掺杂。基于非常弱的拉曼D模式响应，独立的石墨烯单层显示出很小的局部无序。与样品的支撑区域的频率相比，独立石墨烯单层的双声子2D模式在频率上下移，并且表现出变窄的正偏斜线形。
2009-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Varying Electronic Coupling at Graphene-Copper Interfaces Probed with Raman Spectroscopy
随着石墨烯在铜上的合成成为基础研究和工业应用的主要制备方法之一，石墨烯/铜系统的拉曼光谱需要定量地了解它们的相互作用如何影响石墨烯的电子结构。利用多波长拉曼光谱，我们研究了三种类型的石墨烯绑定在铜：石墨烯生长在铜箔和Cu膜/SiO2，和铜蒸发剥离石墨烯。前两个样品的2D峰值频率比1.96 eV激发的预期高约17 cm-1，即使考虑应变的影响。更值得注意的是，2D中的上移随着激发能的增加而降低。基于使用铜蒸发石墨烯的对照实验，我们揭示了光谱异常是由石墨烯的电子带中的环境依赖性非线性色散引起的，并确定了电子修饰的程度。我们还表明，大上移的G和2D峰起源于差分热膨胀的铜可以显着减少背衬铜膜与介电基板的微不足道的热膨胀。在这项研究中提出的石墨烯和铜之间的电子耦合的定量分析将是非常有用的，在表征生长的石墨烯，并可能在其他形式。
2020-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopy and In-situ Raman spectroelectrochemistry of isotopically engineered graphene systems
石墨烯的独特性质为许多科学领域的应用提供了巨大的机会，以及超出我们目前想象的社会需求。石墨烯的重要特征之一是其电子结构的相对简单的可调谐性，这是一种将石墨烯的可用性进一步扩展到现有经验之外的资产。将载流子直接注入到导带或价带中，即，掺杂，代表了一种可行的方法来移动费米能级。特别是，当需要更高的掺杂水平和需要严格控制实验条件时，电化学掺杂应该是选择的方法。在这个账户中，我们专注于石墨烯的电化学与原位拉曼光谱相结合，即，原位拉曼光谱电化学。这种方法的组合确实非常强大，因为拉曼光谱不仅可以容易地监测掺杂水平的变化，而且还可以提供有关材料中最终应力或无序的信息。然而，当采用拉曼光谱时，其主要优势之一在于在石墨烯样品的化学气相沉积（CVD）生长期间利用同位素工程。在各个层中具有巧妙设计的同位素组成的多层系统的原位拉曼光谱电化学研究可以提供关于以下相互作用的大量知识：（i）石墨烯层本身之间，（ii）石墨烯层与其直接相邻的环境（例如，衬底或电解质）之间，以及（iii）石墨烯层与其扩展环境之间，其通过一定数量的附加石墨烯层与该层分离。
2018-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopy of epitaxial graphene on a SiC substrate
通过退火在SiC衬底上制备外延石墨烯（EG），可以加快石墨烯在未来电子器件中的应用，因此引起了人们的广泛兴趣。EG和SiC衬底的相互作用对其电子和物理性质至关重要。本文利用拉曼光谱研究了EG的结构及其与SiC衬底的相互作用。结果表明，EG的拉曼谱带均发生了明显的蓝移，这是由于基底诱导的压应变引起的。构建了一个包含碳纳米网上石墨烯的13 × 13蜂窝晶格单元的模型来解释应变的起源。石墨烯层和衬底之间的晶格失配导致石墨烯上的压应力为2.27 GPa。我们还表明，在Si和C终止SiC衬底上生长的EG的电子结构是完全不同的。我们的实验结果揭示了石墨烯和SiC衬底之间的相互作用，这对EG的未来应用至关重要。
2008-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Multichannel scanning probe microscopy and spectroscopy of graphene moire structures
金属上的石墨烯莫尔结构，因为它们表现出长（莫尔）和短（原子）尺度有序结构，是扫描探针方法应用的理想系统。在这里，我们提出了复杂的研究石墨烯/Ir（111）系统的三维扫描隧道和原子力显微镜/光谱以及开尔文探针力显微镜。所有结果清楚地表明，莫尔条纹和原子尺度对比度的变化作为偏置电压以及扫描探针和样品之间的距离的函数，允许在金属上的石墨烯层的成像中区分地形和电子贡献。所提出的结果是伴随着国家的最先进的密度泛函理论计算证明理论和实验数据之间的良好协议。
2013-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Stacking-dependent electronic structure of trilayer graphene resolved by nanospot angle-resolved photoemission spectroscopy
多层石墨烯中的晶体学堆叠顺序在决定其电子结构方面起着重要作用。在三层石墨烯中，菱面体堆叠（ABC）特别有趣，表现出具有电场可调带隙的平坦带。这种电子结构不同于简单的六方堆积（AAA）或典型的Bernal堆积（ABA），并且在纳米电子学、光电子学应用中是有希望的。到目前为止，干净的实验电子光谱上的前两个堆叠是失踪，因为样品通常是太小的尺寸（微米或纳米尺度），以解决传统的角度分辨光电子能谱（ARPES）。在这里，通过使用ARPES与纳米点束尺寸（NanoARPES），我们提供了直接的实验证据的三个不同的堆叠的三层石墨烯的共存，并直接揭示其独特的电子结构。通过对实验数据的拟合，我们提供了描述不同堆叠方式的三层石墨烯电子结构的重要实验能带参数。
2017-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical spectroscopy techniques applied to graphene EELS and optics
对电子结构的透彻理解是使用石墨烯设计纳米电子学，化学/生物传感器，电催化剂和纳米等离子体的必要的第一步。因此，描述石墨烯的直接光学激发和集体激发的理论光谱技术具有根本重要性。从密度泛函理论（DFT）开始，我们使用随机相位近似（TDDFT-RPA）内的时间相关线性响应来描述石墨烯的损失函数-Im{ε \overline{ }^{1}（q，ω）}。为了确保忽略层之间的任何虚假相互作用，我们采用库仑核的径向截止和直接在TDDFT-RPA水平的额外真空。
2011-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical description of X-ray absorption spectroscopy of the graphene-metal interfaces
本论文考虑了近边X射线吸收光谱（NEXAFS）方法在石墨烯基体系（从自支撑石墨烯到类金属插层体系）研究中的应用。所选系统的NEXAFS光谱计算的框架内的方法，其中包括动态芯孔屏蔽的影响。从系统到系统的光谱变化进行了分析与相应的能带结构计算的帮助下。所得结果与实验数据进行了比较，证明理论与实验之间的良好协议。石墨烯与金属基底相互作用的强度与C-K NEXAFS光谱中π* 和σ* 特征的形状和强度之间存在直接相关性，可以作为描述石墨烯/金属界面相互作用的指纹。
2013-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Tunneling Spectroscopy of Graphene and related Reconstructions on SiC(0001)
利用扫描隧道显微镜和光谱研究了SiC（0001）表面的5x5，6rt（3）x6rt（3）-R30deg和石墨烯覆盖的6rt（3）x6rt（3）-R30deg重构。对于5x5结构，获得了丰富的表面态谱，其中一种状态特别被发现位于表面上观察到的结构突起（吸附原子）的顶部。在裸6rt（3）x6rt（3）-R30度重构上观察到类似的光谱，并且在两种情况下，光谱在费米能级处显示几乎为零的电导率。当石墨烯覆盖6rt（3）x6rt（3）-R30deg表面时，费米能级处的电导率显示出显著的增加，并且另外，在光谱中看到的各种表面态峰在能量上移动并且在强度上下降。上覆石墨烯的界面上的电子性质的影响进行了讨论，作为可能的模型的界面结构。
2009-01-09 cond-mat.mtrl-sci
New Approach to Determine the Quality of Graphene
氧化石墨烯的还原是制备大量石墨烯最简单的方法之一，氧化石墨烯的还原速率直接关系到石墨烯的质量和应用前景。还原速率通常通过使用各种光谱测量法如拉曼光谱法、傅里叶变换红外光谱法和X射线光电子能谱学法来确定。通过研究氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（RGO）的磁矩与化学键合状态之间的密切关系，提出利用磁性数据来判断氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（RGO）的质量。我们的实验结果和以前的理论研究表明，羟基功能团的GO主要贡献朗之万顺磁性，羧基功能团的RGO 1作为源的泡利顺磁性，和SP2键状态的RGO 2起着主要作用的抗磁性。特别是在大规模生产方面，磁性数据对于分解石墨烯类样品中的化学键电子态和判断其质量非常有用。
2017-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Band structure engineering of epitaxial graphene on SiC by molecular doping
SiC（0001）上的外延石墨烯遭受强本征n型掺杂。我们证明了过量的负电荷可以通过用强电子受体四氰基醌二甲烷（F4-TCNQ）非共价官能化石墨烯来完全补偿。在单层石墨烯中可以达到电荷中性，如来自角分辨光电子能谱（ARPES）的电子色散谱所示。在双层石墨烯中，源于SiC/石墨烯界面偶极的带隙随着F4-TCNQ沉积的增加而增加，并且作为分子掺杂的结果，费米能级移动到带隙中。使用电子费米表面和拉曼光谱定量的分子沉积后的载流子密度的减少。采用X射线光电子能谱学（XPS）和紫外光电子能谱学（UPS）研究了石墨烯/F4-TCNQ电荷转移复合物的结构和电子特性。石墨烯上的掺杂效果在空气中得以保留，并且耐温高达200 \degree C。此外，用F4-TCNQ的石墨烯非共价官能化不仅可以通过超高真空中的蒸发实现，而且可以通过湿化学实现。
2010-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Evaluating arbitrary strain configurations and doping in graphene with Raman spectroscopy
拉曼光谱是表征石墨烯局部性质的有力工具。在这里，我们介绍了一种方法，用于评估未知的应变配置和同时掺杂。它依赖于分离流体静力学应变（峰位移）和剪切应变（峰分裂）对石墨烯拉曼光谱的影响。从流体静力学应变和掺杂的峰位移分离的2D和G频率的相关性分析。这使我们能够获得当地的静水应变，剪切应变和掺杂，而无需任何假设的应变配置之前的分析。我们证明了我们的方法为两个模型的情况下：石墨烯单轴应力下的PMMA基板和石墨烯悬浮在纳米结构，诱导一个未知的应变配置。我们测量了$ω_\mathrm{2D}/ω_\mathrm{G} = 2.21 \pm 0.05$的纯流体静力应变。具有圆共旋偏振的拉曼散射对于分析应变和掺杂是理想的，特别是对于当剪切应变的峰分裂不能被分辨时的弱应变。
2017-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Raman Spectroscopy of Graphene Edges
石墨烯边缘是特别感兴趣的，因为它们的手性决定了电子性质。在这里，我们提出了一个详细的拉曼光谱研究的石墨烯片具有明确的边缘取向在不同的结晶方向。研究了边缘G峰和D峰的位置、宽度和强度随入射光偏振态的变化。D-带对于平行于边缘偏振的光是最强的，并且对于垂直取向是最小的。拉曼映射显示D峰位于边缘附近。D与G的比率并不总是显示出对边缘取向的显著依赖性。因此，即使边缘可以在宏观上看起来光滑并且以明确定义的角度取向，它们也不一定是微观有序的。
2008-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Probing the Electrical Properties of Overlapped Graphene Grain Boundaries by Raman spectroscopy
晶界和褶皱对多晶石墨烯的电性能的影响是显著的。在这里，我们研究了多晶石墨烯颗粒之间的拼接，特别是，在边界处的层重叠，通过化学气相沉积（CVD）生长，随后通过氧化的Cu衬底掺杂。我们通过拉曼光谱分析了60和220 nm宽之间的重叠区域，发现这些重叠边界中的一些包含AB堆叠双层。重叠晶界的拉曼光谱明显不同于双层石墨烯，并表现出G带峰的分裂。分裂的程度、峰宽以及峰强度取决于重叠的宽度。我们将这些特征归因于通过氧化的Cu衬底跨重叠区域的载流子（空穴）的不均匀掺杂。其结果是，费米能级在重叠的晶界位于0.3和0.4 eV以下的电荷中性点。我们的结果表明重叠晶界的电导率增强，与之前观察到的测量结果类似（1）。电荷分布对晶界重叠宽度的依赖性可能对具有增强导电性的大面积石墨烯的生长具有强烈的影响。
2014-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of intrinsically isolated flat bands and their topology in fully relaxed twisted multi-layer graphene
研究了完全弛豫扭曲多层石墨烯（TMLG）的电子结构和能带拓扑。在TMLG中出现孤立的平坦带，其层数[ $M+N$，其中$M$是底部几层石墨烯（FLG）的层数]高达10，并且具有各种堆叠顺序，并且它们中的大多数位于空穴侧。费米能级附近的FLG的接触带通过FLG的低能带中的电子-空穴不对称性的莫尔耦合和次邻近层之间的垂直跳跃而分裂。完全的结构弛豫导致完全隔离平坦带的全局间隙。对于给定$M$和$N$的TMLG，可分离平坦带的陈数（$|C|$）的最高值可达$M+N-1$，并可由某些孤立带承载。$|C|=9$出现在10层的几种构型的孤立的平坦价带中。如此高的$|C|$源于在弱莫尔耦合区中带态简并度的提升或源于由强莫尔耦合引起的拓扑相变。此外，大的轨道磁矩出现在孤立的平坦带与高$|C|$和依赖于TMLG的结构配置。
2021-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long-range interactions between substitutional nitrogen dopants in graphene: electronic properties calculations
石墨烯作为一种真正的二维晶体，具有特殊的性质。特别地，石墨烯中的点状缺陷可能具有长范围的影响。这种特殊性的问题的有效性，使用一个超级细胞的几何形状，试图探索一个孤立的缺陷的属性。尽管如此，这种方法经常用于从头计算电子结构计算。这种方法如何收敛于超级原胞的大小通常不会解决，原因很明显，就是要将计算负载保持在可承受的水平。本论文研究了石墨烯的取代氮掺杂问题。DFT计算已经进行了9x9和10x10的超级细胞。虽然这些计算对应的N浓度相差约10%，发现缺陷上和周围的局部态密度显着依赖于超晶胞的大小。拟合DFT结果的紧束缚哈密顿量使得有可能探索的替代N原子的随机分布的影响，在有限浓度的情况下，并接近孤立的杂质的情况下，当浓度为零。紧束缚哈密顿量被用来计算孤立的N原子周围的石墨烯的STM图像。还计算了掺杂有0.5%浓度氮的石墨烯的STM图像。结果进行了讨论，在最近的实验数据和计算的结论扩展到其他点缺陷的石墨烯。
2012-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Domains of doping in graphene on polycrystalline gold: first-principles and scanning tunneling spectroscopy studies
我们利用密度泛函理论和扫描隧道谱对石墨烯/金界面进行了研究。石墨烯和下面的金表面之间的弱相互作用在带结构中留下未扰动的狄拉克锥，但是它们可以相对于整个系统的费米能级移动，这导致石墨烯的有效掺杂。DFT计算表明，界面对吸附距离和金属表面结构非常敏感，特别是掺杂的强烈变化可以归因于衬底原子的特定重排，例如晶体取向的变化，表面的弛豫或其他修饰。另一方面，STS实验表明，在样品的不同位置测量的局部态密度（LDOS）的变化方面的能量异质性的存在。零掺杂和p型掺杂的随机重复区域已分别从抛物线形状特征和明确定义的狄拉克点中确定。石墨烯在金上的掺杂域似乎与样品中存在的各种类型的表面结构有关。石墨烯与Au相互作用的DFT模拟表明，所考虑的衬底结构诱导的掺杂存在很大差异，与实验结果一致。所有这些结果都表明了工程石墨烯的电子性质的可能性，特别是调整整个薄片的掺杂，这对于石墨烯在电子器件中的应用是有用的。
2012-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Pure, $Si$ and $sp^3$-doped Graphene nanoflakes: a numerical study of density of states
我们构建了在$sp^3$杂化中掺杂或不掺杂$C$原子或掺杂$Si$原子的石墨烯纳米片。这些纳米片是孤立的，即不连接到任何物体（衬底或结）。我们用改进的紧束缚方法计算了$π$和$σ$的态密度。当纳米片是纯的时，纳米片是半导体的（由于其边界的扶手椅几何形状），但是当掺杂时，纳米片变成导电的，因为掺杂去除了态密度能级的简并性。此外，我们表明，$π$费米能级和$π$和$σ$电子的费米能级对于小的孤立纳米片是不叠加的。
2010-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Raman Topography and Strain Uniformity of Large-Area Epitaxial Graphene
我们报告的结果，从二维拉曼光谱研究大面积外延生长的石墨烯在SiC。我们的工作揭示了出乎意料的大的变化，在整个样品中的拉曼峰的位置，导致在应变的石墨烯膜，我们表明，与物理地形耦合拉曼光谱与原子力显微镜的不均匀性。我们报告说，基本上无应变石墨烯是可能的，即使是外延石墨烯。
2008-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Landau Level optical Hall effect spectroscopy on two- and three-dimensional layered materials with graphene and graphite as examples
我们提出了一个全面的研究的能带结构的二维和三维六方层状材料，使用朗道能级光学霍尔效应光谱调查，采用石墨烯和石墨作为模型系统。我们研究了高取向热解石墨和C面6 \textit{H} -SiC上的多层石墨烯叠层的朗道能级间跃迁，使用来自反射型光学霍尔效应测量的数据，在样品温度为$T=1.5$ ~K和磁场高达$B=8$ ~T的中红外光谱范围内。我们描述了一个全面的介电极化率模型间朗道能级跃迁，它允许分析的光学霍尔效应数据。根据它们的磁场依赖性，我们确定了石墨中的H点和K点朗道能级间跃迁的集合，以及多层石墨烯堆叠的去耦石墨烯单层和耦合石墨烯双层、三层和四层的朗道能级间跃迁的集合。对于去耦石墨烯单层中的朗道能级间跃迁和石墨中的H点跃迁，我们观察到偏振模式保持行为，需要对相应的介电张量的对称磁光贡献。耦合石墨烯层中的朗道能级间跃迁以及石墨中的K点跃迁表现出偏振模式混合行为，需要对相应介电张量的反对称磁光贡献。从圆极化平均的朗道能级间跃迁能量和左右手圆极化朗道能级间跃迁的能量分裂，我们确定了二维和三维六方层状材料的Slonczewski-Weiss-McClure能带结构近似的模型参数，以石墨烯和石墨为例。
2017-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Raman Spectroscopy of Lithographically Patterned Graphene Nanoribbons
纳米尺度的石墨烯物体由于量子限制效应而引起了人们的极大兴趣。我们目前的拉曼光谱研究石墨烯纳米带（GNRs），这是已知的具有非零的电子带隙。通过电子束光刻图案化机械剥离的石墨烯，然后进行氧等离子体蚀刻，制备了宽度范围为15 nm至100 nm的GNR。窄GNRs的拉曼光谱可以由上移的G带和突出的无序相关的D带起源于带边缘的散射来表征。D-G带强度比一般随带宽的减小而增大。然而，其对于宽度< 25 nm的减小（部分归因于边缘处的非晶化）提供了对<5 nm的D模式弛豫长度的有价值的实验估计。在G带的最后一个GNR的上移可以归因于限制效应或化学掺杂的GNR边缘上的官能团。值得注意的是，GNR比块状石墨烯片更容易受到光热效应的影响，从而导致由大气氧引起的可逆空穴掺杂。最后，我们表明，2D波段仍然是一个可靠的标记，在确定的GNRs的层数，尽管其显着扩大非常狭窄的GNRs。
2012-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Beyond double-resonant Raman scattering: UV Raman spectroscopy on graphene, graphite and carbon nanotubes
我们提出了深紫外拉曼测量石墨，石墨烯和碳纳米管的分析。对于高于布里渊区$M$点（$\approx 4.7\,\text{eV}$）强光吸收峰的激发能，我们部分抑制了双共振散射过程，观察到了碳纳米材料的双声子态密度.所测量的峰被分配到从LO，TO和LA声子分支的贡献，支持声子色散的计算。此外，我们获得了石墨中红外活性$E_{1u}$模式。通过降低激发能，从而允许双共振散射过程中，我们证明了\textit{2D}模式在石墨与超短声子波矢的上升。
2015-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Growth and Raman spectroscopy of thickness-controlled rotationally faulted multilayer graphene
我们报道了通过低压化学气相沉积在Ni箔上生长厚度可控的旋转故障多层石墨烯（rf-MLG），并通过显微拉曼光谱对其进行表征。通过扫描电子显微镜、X射线衍射和透射率测量研究了表面形貌和厚度。这些结果表明，rf-MLG的厚度可以通过Ni箔的厚度而不是CH $_4$、H $_2$、Ar的流量来有效地控制。在拉曼光谱测量中，我们观察到了石墨材料的大部分拉曼峰。拉曼光谱可以分为四种模式，并显示出系统的行为。特别地，成功地分析了面内（~1880 cm $^{-1}$，~2035 cm $^{-1}$）和面外（~1750 cm $^{-1}$）模式，以解释如在扭曲（或旋转）双层石墨烯中的rf-MLG的维度。另外，发现在~1230 cm $^{-1}$和~2220 cm $^{-1}$处的两个峰很好地反映了面内模的性质。上述四个面内模的峰值强度与二维带的峰值强度成正比，表明它们具有共同的拉曼共振过程。
2018-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Local Spectroscopy of the Electrically Tunable Band Gap in Trilayer Graphene
三层石墨烯中的堆叠顺序自由度在确定电场可调带隙的存在方面起着关键作用。我们提出了双门控Bernal（ABA）和菱面体（ABC）堆叠的三层石墨烯器件的空间分辨隧道光谱测量。我们证明，虽然ABA三层石墨烯保持金属，ABC三层石墨烯表现出广泛的可调带隙作为电场的函数。然而，我们发现，在下面的衬底中的带电杂质引起的间隙大小的空间波动。我们的工作阐明了三层石墨烯的微观行为及其对宏观器件的影响。
2013-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved spectroscopy of monolayer graphene on SiO2
我们对SiO $_2$上剥离的单层石墨烯进行了扫描隧道光谱测量，以探讨其电子和结构性质之间的相关性。局部态密度图的特征在于电子和空穴水坑，其产生的原因是从石墨烯和随机带电杂质中的固有波纹的长距离intravalley散射。在低能量下，我们观察到短距离谷间散射，我们归因于晶格缺陷。我们的研究结果表明，石墨烯的电子性质的影响，本征波纹，缺陷和底层的SiO $_2$衬底。
2009-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopy at the edges of multilayer graphene
边缘自然存在于单层石墨烯样品中。类似地，多层石墨烯样品中的各个石墨烯层贡献了它们自己的边缘。我们研究了在n层石墨烯（nLG）上放置石墨烯层的边缘处的拉曼光谱。我们发现，从顶部石墨烯层的边缘观察到的D带呈现出与离子注入诱导的无序（n +1）LG相同的线形。基于D和2D谱带的光谱特征，我们确定了两种类型的取向配置在机械剥离的双层和三层石墨烯的边缘，其边缘从其光学图像中排列良好。
2014-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon spectroscopy through the electronic density of states in graphene
我们研究了声子结构如何在石墨烯的电子态密度中表现出来。本文提出了一种提取电子-声子重整化$λ$值的方法。此外，我们确定直接声子结构。随着掺杂的增加，这些结构与$λ$一起在幅度上增长并且不再显示粒子-空穴对称性。
2009-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Study of electromagnetic enhancement for surface enhanced Raman spectroscopy of SiC graphene
通过在石墨烯和金纳米颗粒之间插入一层Al2O3，研究了石墨烯表面增强拉曼光谱（SERS）的电磁增强效应。采用不同的激发激光，研究了激光波长与SERS的关系。理论计算表明，石墨烯的存在对金纳米粒子的消光光谱有调制作用。激发激光波长与增强因子关系的实验结果与计算结果吻合较好。增强因子与间隔层厚度之间呈指数关系。
2012-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scanning probe microscopy and spectroscopy of graphene on metals
石墨烯是一种具有独特电子性质的二维材料，是表面科学方法应用的理想对象。其中，一系列扫描探针显微镜方法（STM，AFM，KPFM）和相应的光谱附加功能提供了有关石墨烯局部尺度（从内联图像到原子）的结构和电子性质的信息。本文综述了近年来这些显微/光谱方法在金属表面石墨烯（界面、类插层体系、石墨烯纳米带和量子点等）研究中的应用。结果表明，非常重要的信息，在石墨烯/金属界面的相互作用强度，以及有关修改的电子光谱的石墨烯在费米能级上可以在本地尺度上获得。这些结果与通过其他方法获得的结果相结合，并与最近的理论数据进行比较，证明了这种方法用于石墨烯基系统的研究的能力。
2015-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Optical-Pump Terahertz-Probe Spectroscopy of the Carrier Relaxation and Recombination Dynamics in Epitaxial Graphene
利用光泵太赫兹探测光谱研究了外延石墨烯中光生电子和空穴的超快弛豫和复合动力学。石墨烯在太赫兹频率下的电导率取决于载流子浓度以及载流子能量分布。因此，时间分辨的电导率的研究可以用来探测与载流子带内弛豫和带间复合相关的动力学。我们首次报道了外延石墨烯中的电子-空穴复合时间。我们的研究结果表明，载流子冷却发生在亚皮秒的时间尺度和带间复合时间的载流子密度依赖。
2008-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Infrared Spectroscopy of Wafer-Scale Graphene
我们报告的光谱结果从中到远红外线的晶圆级石墨烯，外延生长在碳化硅上，或通过化学气相沉积。自由载流子吸收（Drude峰）与通用光学电导率（由于带间跃迁）和由于带填充而发生泡利阻塞的波长同时获得。从这些可以推断石墨烯层数、掺杂水平、薄层电阻率、载流子迁移率和散射率。与剥离的双层石墨烯相比，外延双层石墨烯的中红外吸收在0.37 \pm 0.02 eV处显示出较不明显的峰。在重化学掺杂的单层石墨烯中，在这种原子级薄的材料中测量到由于在250 \mum（40 cm-1）下接近40%的自由载流子而导致的创纪录的高透射率降低，支持石墨烯在远红外和太赫兹光电子学中的巨大潜力。
2011-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon coupling in potassium-doped graphene: Angle-resolved photoemission spectroscopy
利用角分辨光电子能谱研究了Ir（111）衬底上钾掺杂石墨烯中费米能级附近π * 带的重正化过程。重整化被发现是相当弱的，几乎是各向同性的，与K-M和K-G方向的质量增强参数λ = 0.28（6）。这些结果与最近的第一性原理计算吻合得很好。
2009-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle spectroscopy as a probe of the topological phase in graphene with heavy adatoms
石墨烯中的电子与重吸附原子（例如In或Tl）已经被预测形成具有潜在适合于未来实际应用的实质性光谱间隙的2D拓扑绝缘体相。为了促进正在进行的实验工作，以确定这一阶段，我们进行了理论研究，其光谱特性的模型石墨烯系统与随机分布的吸附原子。我们广泛的建模表明，随机重吸附原子产生一个完整的光谱间隙（相对于迁移率间隙），伴随着独特的准粒子干涉图案观察通过傅立叶变换扫描隧道光谱。
2014-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scanning Raman spectroscopy of graphene antidot lattices: Evidence for systematic p-type doping
我们研究了反点晶格，这是通过电子束光刻和离子刻蚀剥离石墨烯单层制备，通过扫描拉曼光谱。在一系列样品中，系统地研究了碳晶格特征声子模的峰位、峰宽和强度。在图案化的样品中，我们发现G带模式的系统硬化，伴随着线变窄，而2D模式能量被发现与G模式能量线性相关。我们将此解释为纳米结构石墨烯的p型掺杂的证据。
2010-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible hydrogenation and band gap opening of graphene and graphite surfaces probed by scanning tunneling spectroscopy
通过扫描隧道显微镜和光谱研究了氢化对石墨烯和石墨表面形貌和电子性质的影响。使用Ar/H2等离子体对表面进行化学改性。分析数千个扫描隧道光谱测量，我们确定石墨/石墨烯表面上的氢化学吸附在费米能级附近平均打开0.4 eV的能带隙。我们发现，虽然等离子体处理以不可逆的方式改变了表面形貌，但电子性质的变化可以通过适度的热退火来逆转，并且样品可以再次氢化，从而在第二次氢化后产生类似的，但略有降低的半导体行为。
2012-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Investigations of Graphene on SrTiO3 Single-Crystal using Confocal Raman Spectroscopy
石墨烯层放置在SrTiO 3单晶衬底上进行了研究，使用温度依赖的共焦拉曼光谱。这种方法成功地解决了石墨烯的不同拉曼模式，由于SrTiO 3的强拉曼散射背景，这些模式在常规测量中通常无法追踪。缺陷和应变状态的信息，获得了几个石墨烯/SrTiO 3样品，通过不同的技术合成。这种共焦拉曼光谱的方法不仅可以揭示这种石墨烯/SrTiO 3系统的调查，但也各种二维层状材料的拉曼模式干扰其基板。
2022-09-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Real Space Raman Spectroscopy of Graphene Isotope Superlattices
报道了化学气相沉积法制备的12 C/13 C石墨烯同位素超晶格的拉曼光谱。在大的周期的拉曼光谱对应于批量12 C和13 C的贡献的总和。然而，在小的周期，我们观察到的混合12 C/13 C模式的拉曼过程，涉及两个声子，这导致在2D和2D'拉曼峰的三倍的形成。在实空间拉曼光谱的框架中可以很好地理解这种三倍，其中两个发射的声子来自超晶格的不同区域。混合峰的强度随着超晶格半周期接近光激发电子-空穴对的平均自由程而增加。通过在6和225 nm之间改变超晶格周期，我们可以直接测量光激发电子平均自由程，发现悬浮石墨烯为18 nm，SiO2衬底上石墨烯为7 nm。
2020-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of angle-resolved electron reflection spectroscopy of few-layer graphene
本文利用第一性原理研究少层石墨烯的角分辨电子反射谱，纳入非弹性效应，证明该方法可确定层数、堆垛类型及扭转双层中的莫尔图案，且预测对比度足以用于实验检测。
2025-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Determination of the Optical Index for Few-Layer Graphene by Reflectivity Spectroscopy
我们通过反射光谱法在可见光波段对少层石墨烯的光学折射率进行了实验研究。具有相干超连续谱激光源的激光扫描显微镜（LSM）测量了Si/SiO2基底上的剥离的石墨烯薄片的反射率，所述基底包含单层、双层和三层区域，当激光的波长从545 nm变化到710 nm时。根据与裸衬底的反射率对比和菲涅耳反射理论，提取了少层石墨烯的复折射率n-ik。由于SiO2厚度作为参数进入建模，因此在样品位置处对其进行精确测量。结果发现，一个共同的恒定的光学指数不能同时解释单层，双层和三层石墨烯的波长相关的反射率数据，而是每个单独的几层石墨烯具有一个独特的光学指数，其复杂的值是精确和准确地确定从实验数据。
2012-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatially Resolved Raman Spectroscopy of Single- and Few-Layer Graphene
我们目前的拉曼光谱测量单层和几层石墨烯片。使用扫描共聚焦的方法，我们收集光谱数据的空间分辨率，这使我们能够直接比较拉曼图像与扫描力显微照片。单层石墨烯可以通过D'线的宽度与双层和少层区分开：单层石墨烯的单峰分裂成双层的不同峰。这些发现解释使用双共振拉曼模型的基础上从头计算的电子结构和声子色散。我们调查了D线强度，并发现在薄片内没有缺陷。源自边缘的有限D线响应可以归因于缺陷或平移对称性的破坏。
2006-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Phonon-induced Conductance in Scanning Tunneling Spectroscopy of Gate-tunable Graphene
石墨烯的蜂窝晶格是一个独特的二维（2D）系统，其中电子的量子力学等效于相对论狄拉克费米子的量子力学。新的纳米尺度的行为，在这种材料中，包括电子散射，自旋为基础的现象，和集体激发，预计是敏感的载流子密度。为了探测石墨烯中的局部载流子密度相关性质，我们对配备有可调背栅电极的机械切割石墨烯薄片器件进行了原子分辨扫描隧道光谱测量。我们在石墨烯隧穿谱中观察到了一个意想不到的类似间隙的特征，它与石墨烯的电子密度无关，仍然固定在费米能级（E_F）上。这个能隙的产生是由于电子隧穿到E_F附近的石墨烯态受到抑制，同时由于声子介导的非弹性通道，电子隧穿在更高能量下得到了巨大的增强。声子因此充当控制石墨烯中隧穿电子流动的“闸门”。这项工作揭示了重要的新的隧穿过程中的栅极可调石墨层。
2008-02-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopy of graphene at high pressure: substrate and pressure transmitting media effects
采用极性和非极性压力传输介质（PTM）研究了在多晶铜上化学气相沉积生长的石墨烯的拉曼光谱的压力演化。G和2D拉曼谱带表现出类似的压力斜率的PTM无论任何无意的初始掺杂和/或应变的样品。我们的分析表明，任何压力引起的电荷转移效应是微不足道的影响石墨烯的压力响应。这是由由于压力引起的衬底收缩引起的机械应力和衬底到石墨烯层的转移效率以及PTM-石墨烯相互作用决定的。对于非极性PTM，在PTM固化状态下观察到石墨烯的特殊压力行为，类似于独立石墨烯的压力行为。
2013-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metal-Dielectric-Graphene Sandwich for Surface Enhanced Raman Spectroscopy
通过插入薄的高\k{appa}介电层来增强罗丹明B（RhB）的拉曼强度，所述介电层降低金-石墨烯界面处的表面等离子体激元阻尼。结果表明，通过等离子体共振增强，拉曼强度急剧增加，同时保持有效的荧光猝灭与优化的电介质层厚度。
2014-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Detection of Interlayer Interaction in Few-layer Graphene through Landau Level Spectroscopy
我们证明，表面弛豫，这是微不足道的三层石墨烯，开始体现在伯纳尔堆叠的四层石墨烯。利用量子电容测量方法研究了多层石墨烯的朗道能级谱。我们发现，在三层石墨烯中，层间相互作用参数与石墨相似。然而，在四层石墨烯中，体和表面双层之间的跳跃参数是相当不同的。这是表面弛豫现象的直接证据。尽管碳层之间的范德华相互作用被认为是微不足道的，我们认为，层间相互作用是一个重要的因素，在解释观察到的结果和石墨烯亚晶格的破缺效应是不可忽略的。
2014-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
