不匹配应变和衬底表面波纹对负载单层石墨烯形貌的影响

在以前的作品采用数值蒙特卡罗方法分析了石墨烯衬底调制的形貌。在这里，我们提出了一种分析方法范德华相互作用能与表面波纹和界面性质有明确的关系。此外，还考虑了失配应变的影响，预测了压缩应变下的应变致失稳和拉伸应变下的波纹减小。

文摘:在氧化物衬底上支撑的石墨烯单层已被证明具有优越的电荷迁移率和热输运，可用于潜在的器件应用。形态波纹对负载石墨烯的输运性能有较大影响。在本文中，我们从理论上分析了氧化衬底上石墨烯单层的形态稳定性，受范德华相互作用和面内失配应变的影响。首先，我们将平衡分离和界面粘附能定义为表征平坦单层与平坦衬底表面之间范德华相互作用的两个关键参数。通过摄动分析，预测了临界压缩失配应变，超过该应变失配应变后，石墨烯单层发生应变致失稳，在完全平坦的表面上形成振幅增大、波长减小的波纹。当衬底表面不是完全平坦时，石墨烯的形貌取决于表面波纹的振幅和波长。预测了从共形(波纹)到非共形(平面)形态的转变。分析了基底表面波纹对支撑石墨烯平衡平均厚度和界面粘附能的影响。此外，通过考虑衬底表面的波纹和失配应变，发现拉伸失配应变降低了石墨烯的波纹振幅，而波纹衬底表面在压缩应变下促进了应变引起的失稳。这些理论结果为通过表面图形化和应变工程控制氧化基面上单层石墨烯的形貌提供了可能的方法。

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更新于2010年5月26日:这篇手稿已被接受发表在Journal of Applied Physics。

更新于2010年7月15日:本文已发表在Journal of Applied Physics, vol. 107, 123531(2010)。