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近年來(lái)，電子和化學(xué)工程師設(shè)計(jì)了不同的化學(xué)摻雜技術(shù)來(lái)控制不同材料樣品中電荷載體的標(biāo)志和濃度。化學(xué)興奮劑方法本質(zhì)上需要將雜質(zhì)引入材料或物質(zhì)，以改變其電氣特性。

這些有前途的方法已成功應(yīng)用于幾種材料，包括范德瓦爾斯（vdW）材料。VdW材料是具有強(qiáng)鍵合二維層特征的結(jié)構(gòu)，通過(guò)較弱的色散力在三維結(jié)合。

加州大學(xué)伯克利分校（加州大學(xué)伯克利分校）、卡夫利能源納米科學(xué)研究所、北京理工學(xué)院、深圳大學(xué)、清華大學(xué)的研究人員最近介紹了一種新的可調(diào)諧和可逆的化學(xué)興奮劑石墨烯方法。他們的方法在《自然電子》雜志上發(fā)表的一篇論文中介紹，基于激光輔助氯化。

Yoonsoo Rho和他的同事在論文中寫(xiě)道，基于替代摻雜或表面功能化的常規(guī)方法會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)紊亂導(dǎo)致電流動(dòng)性下降，最大摻雜密度由摻雜劑的溶解度極限確定。研究表明，可逆激光輔助氯化工藝可用于在石墨烯單層中產(chǎn)生高摻雜濃度（高于3×1013 cm-2），移動(dòng)性最小。

為了實(shí)施他們的方法，Rho和他的同事使用了波長(zhǎng)為λ=213納米（5.8 eV）的紫外線（UV）納秒激光束。他們?cè)诹鲃?dòng)的Cl2氣體下，將這束與樣品表面平行對(duì)齊。

聚焦紫外線脈沖激光器可以光化學(xué)解離Cl2分子，產(chǎn)生Cl基數(shù)，在整個(gè)石墨烯樣品中擴(kuò)散。在將他們的方法應(yīng)用于石墨烯樣品后，研究人員收集了測(cè)量結(jié)果，以確定其對(duì)電荷載體密度和流動(dòng)性的影響。

隨后，該團(tuán)隊(duì)使用光熱工藝去除了Cl摻雜劑。這個(gè)過(guò)程使用波長(zhǎng)為（λ=532納米（2.3 eV））的連續(xù)波（CW）綠色激光器，該激光器以焦距為2微米（1/e2）的正常方向應(yīng)用。

他們的方法使用兩種激光器——具有不同的光子能量和幾何結(jié)構(gòu)——專為氯化和隨后的氯去除而設(shè)計(jì)，允許在不損壞石墨烯的情況下編寫(xiě)和擦除高度摻雜的圖案。

為了評(píng)估他們的可逆摻雜方法，團(tuán)隊(duì)用它來(lái)為基于石墨烯的光電探測(cè)器創(chuàng)建可重寫(xiě)光活性結(jié)。他們發(fā)現(xiàn)，他們的激光輔助氯化方法導(dǎo)致飽和超高摻雜濃度，使電荷載體的流動(dòng)性下降最小。此外，在去除Cl摻雜物時(shí)，摻雜的圖案被完全消除，不會(huì)對(duì)石墨烯造成任何結(jié)構(gòu)損壞。

將來(lái)，這個(gè)研究小組引入的激光輔助方法可用于在2D van der Waals材料中引入不同的摻雜元素。這反過(guò)來(lái)可以為光電子器件可逆地引入有價(jià)值的電子功能。

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