對于原子厚度較薄的二維材料，其大多數原子都在界面/表面，所以界面效應常常主導器件的整個響應。石墨烯/藍寶石在電子器件和半導體薄膜生長中具有廣泛的應用，但這種界面的性質卻鮮為人知。在這里，我們發現藍寶石表面與石墨烯中的一些碳原子具有很強的相互作用，會形成C-O-Al構型，表明界面相互作用不再是簡單的范德華相互作用。此外，界面附近藍寶石的結構弛豫受到明顯抑制，與裸露藍寶石表面的結構弛豫有很大不同。這種界面C-O-Al鍵是在石墨烯高溫生長過程中形成的。我們的研究為理解藍寶石上石墨烯的電子結構和利用石墨藍寶石基底遠程控制薄膜外延生長提供了有價值的見解。
Fig. 1 Gr/α-Al
2O
3界面的原子結構。(a)沿[100]方向的HAADF圖像。(b)對應的球棒模型和仿真圖像。紅色：Al原子，綠色：O原子，灰色：C原子。
Fig. 2計算Gr/α-Al
2O
3的界面結構。(a)頂視圖。(b)側視圖。紅色：Al原子，綠色：O原子，灰色：C原子。
Fig. 3 Al-Al長度和角度的定量測量。(a) Al-Al長度映射。(b)平均距離。(c) Al-Al角度映射。(d)平均角度。
Fig. 4 α-Al
2O
3的層間弛豫，以相應的本體間距的百分比表示。
相關研究成果于2019年由中國科學院Shenyuan Yang課題組，發表在
Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-019-13023-6 )上。原文：Atomic mechanism of strong interactions at the graphene/sapphire interface
