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雙層石墨烯異質(zhì)結(jié)是由兩個(gè)單層石墨烯通過堆疊方式構(gòu)建而成的二維材料結(jié)構(gòu)，其制備過程通常采用干法轉(zhuǎn)移技術(shù)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的界面貼合。與天然石墨烯層狀結(jié)構(gòu)不同，人工構(gòu)建的雙層石墨烯異質(zhì)結(jié)具有更高的結(jié)構(gòu)可控性，尤其在層間距、對齊方式以及與其他材料的集成方面展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。
此外雙層石墨烯異質(zhì)結(jié)也為構(gòu)建多功能異質(zhì)結(jié)構(gòu)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
一、轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)
目標(biāo)異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)：雙層石墨烯異質(zhì)結(jié)
兩個(gè)單層石墨烯分別是：硅襯底上的單層石墨烯、PDMS/PC轉(zhuǎn)移頭上的單層石墨烯
兩個(gè)單層石墨烯厚度均為0.4nm左右，對二維材料轉(zhuǎn)移設(shè)備的綜合性能要求非常高。
硅襯底上的單層石墨烯示意圖
PDMS/PC轉(zhuǎn)移頭上的單層石墨烯示意圖
二、轉(zhuǎn)移前準(zhǔn)備
硅襯底上的單層石墨烯
通過機(jī)械剝離膠帶撕取石墨烯樣品，然后將膠帶貼在硅片上，再撕掉膠帶，顯微鏡下觀察尋找單層石墨烯區(qū)域
PDMS/PC轉(zhuǎn)移頭上的單層石墨烯
此處采用滴球法，先在載玻片上形成一個(gè)載玻片—PDMS—PC結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移頭
通過轉(zhuǎn)移頭上的PC粘取另一個(gè)襯底上的單層石墨烯
最終形成一個(gè)單層石墨烯—PC—PDMS—載玻片的多層結(jié)構(gòu)
滴球法PDMS/PC轉(zhuǎn)移頭示意圖
三、轉(zhuǎn)移過程
整體轉(zhuǎn)移步驟示意圖
依次找到襯底和PDMS/PC轉(zhuǎn)移頭上合適大小的單層石墨烯，初步對準(zhǔn)
視野中上下兩個(gè)單層石墨烯初步對準(zhǔn)示意圖↑
通過移動(dòng)載玻片位移平臺(tái)的XY軸，調(diào)整載玻片上的單層石墨烯樣品，使之與下層襯底上的單層石墨烯上下堆疊
移動(dòng)載玻片位移平臺(tái)XY軸，堆疊單層石墨烯示意圖↑
移動(dòng)載玻片位移平臺(tái)XY軸，堆疊單層石墨烯示意圖↑
分別切換不同倍率物鏡觀察，緩慢下降載玻片Z軸進(jìn)行貼合
緩慢下降載玻片Z軸進(jìn)行貼合示意圖↑
20X物鏡下觀察兩個(gè)單層石墨烯貼合示意圖↑
50X物鏡下觀察兩個(gè)單層石墨烯貼合示意圖↑
貼合完成后，再切換到5X物鏡觀察，加熱一段時(shí)間后，開始緩慢上抬載玻片Z軸使得PC與PDMS脫離
貼合完成后，5X物鏡觀察示意圖↑
脫離后，移開載玻片位移平臺(tái)，50x物鏡觀察轉(zhuǎn)移效果
貼合完成后，50X物鏡觀察示意圖↑
四、應(yīng)用擴(kuò)展
如果以特定扭轉(zhuǎn)角（1.1°）進(jìn)行單層石墨烯的堆疊，此時(shí)則會(huì)形成魔角石墨烯，這是近年來研究最為廣泛的莫爾超晶格材料，有許多新奇的物理特性。
扭轉(zhuǎn)雙層石墨烯(tBG)結(jié)構(gòu)及其新奇的物理性質(zhì).
(a) tBG結(jié)構(gòu)示意圖.
(b) tBG中的超導(dǎo)態(tài)
(c)鐵磁態(tài)
(d)絕緣態(tài)
來自韓國多所院校的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)提出扭曲雙層石墨烯（tBLG）中的三階光學(xué)非線性可以根據(jù)堆疊角進(jìn)行顯著改變，為設(shè)計(jì)用于未來非線性光子和光電器件的二維堆疊材料提供了重要的理論依據(jù)。
扭曲雙層石墨烯（tBLG）中三次諧波產(chǎn)生（THG）的實(shí)驗(yàn)設(shè)置以及測量結(jié)果示意圖
