石墨烯與基板間的微妙對話-利用偏振光揭示不同耦合特性

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【本篇報導由本院物理學系 陸亭樺教授研究團隊提供】

本研究利用自製的偏振解析拉曼光譜系統,系統性探討石墨烯在不同基板(SiO₂/Si、SiC、圖形化藍寶石)上的聲子光學響應。研究發現,基板所造成的應變會改變石墨烯的聲子模式,導致拉曼特徵峰(G-band、2D-band)頻率位移,且在不同入射偏振光下,其聲子振動強度比例亦會改變,顯示偏振光與材料聲子之間具有明顯的交互作用。

透過偏振拉曼量測與掃描式電子顯微鏡分析,研究團隊證實不同基板會影響石墨烯的排列與應變分布。進一步的線偏振與圓偏振分析(DoLP/DoCP)亦成功捕捉應變造成的對稱性破壞。本研究提供一種非破壞式檢測方法,可有效解析二維材料中的應變各向異性,對未來應變工程與光電元件開發具有重要意義。

圖1:石墨烯在不同基板上的偏振解析拉曼強度極座標圖。(a) 石墨烯在SiO2/Si , SiC, 和PSS的光學顯微鏡影像,及示意圖,左下角為掃描式電子顯微鏡影像圖。(b) 石墨烯在不同基板上拉曼特徵鋒(G-band和2D-band)的偏振拉曼極座標圖,其中入射光為線偏振光。(c) 石墨烯在不同基板上拉曼特徵鋒(G-band和2D-band)的偏振拉曼極座標圖,其中入射光為圓偏振光。