การสร้างซูเปอร์แลตทิซของแกรฟีนที่ประกบกันสองชั้น

Abstract

แกรฟีนสองชั้นที่ถูกบิด (twisted bilayer graphene : TBG) ได้รับความสนใจเป็นอย่างสูงเนื่องจากความสามารถในการปรับเปลี่ยนโครงสร้างแถบพลังงานเมื่อมุมสัมพัทธ์ระหว่างแผ่นบนและแผ่นล่างเปลี่ยนไป มีการค้นพบว่าแกรฟีนสองชั้นที่ถูกบิดประมาณ 1.8 องศา ได้กลายเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 2 เคลวิน ซึ่งเป็นผลมาจากโครงสร้างแถบพลังงานที่มีลักษณะแบนราบ ในโครงงานนี้แกรฟีนสองชั้นที่ถูกบิดจะถูกสร้างขึ้นโดยการนำแกรฟีนชั้นเดียวสองแผ่นมาวางทับกัน โดยที่แกรฟีนแผ่นบนและแผ่นล่างจะถูกยึดติดกันด้วยแรงแวนเดอร์วาลส์ สองวิธีที่ถูกใช้ในการสร้าง TBG เพื่อที่จะให้มีมุมสัมพัทธ์ที่มีขนาดเล็ก ได้แก่ วิธีการเล็งขอบของแกรฟีนแผ่นบนและแผ่นล่างให้มีมุมสัมพัทธ์ตามต้องการ และวิธีฉีกแกรฟีนแผ่นเดียวเป็นสองแผ่นและประกบทับ (tear and stack method) จากผลการวิเคราะห์ภาพ AFM ของชิ้นงานจากทั้งสองวิธี พบเห็นฟองจากสิ่งสกปรกที่อยู่ระหว่างแกรฟีนสองแผ่นอยู่เป็นจำนวนมาก ซึ่งวิธีลดจำนวนฟองนั้นต้องไปปรับแก้ขั้นตอนระหว่างการประกบทับเช่น อุณหภูมิที่ใช้และการลดความเร็วในการประกบ เป็นต้น สำหรับการวิเคราะห์ข้อมูลรูปร่าง 2D peak ของเส้นสเปคตรัมแบบรามาน พบว่าวิธีการเล็งขอบมีรูปร่างเป็น single lorentzian peak เหมือนกันกับของแกรฟีนหนึ่งชั้นแต่จะมีขนาดความเข้มที่สูงกว่าซึ่งเป็นการยืนยันว่าเป็น TBG ที่มุมสัมพัทธ์มีขนาดใหญ่ และสำหรับวิธีฉีกและประกบทับพบว่ารูปร่างของ 2D peak มีความไม่สมมาตร ซึ่งแตกต่างกับแกรฟีนที่หนาหนึ่งชั้นที่ 2D peak มีความสมมาตรและแกรฟีนที่หนาสองชั้นซึ่งลักษณะของ 2D peak นั้นประกอบจาก lorentzian peaks สี่อันรวมกัน ทำให้ยืนยันได้ว่าเป็น TBG ที่มีมุมสัมพัทธ์ขนาดเล็ก