懸濁したグラフェンと紫外線グラファイト膜の制御されたリップルテクスチャー

グラフェンは、自然の最も薄い弾性材料であり、例外的な機械的および電子的特性を示しています。波紋はグラフェンシートの本質的な特徴であり、効果的な磁場を誘導し、局所電位を変えることにより、電子特性に強く影響することが期待されています。グラフェンのリップル構造を制御する能力は、局所的なひずみと選択的バンドギャップエンジニアリングに基づいてデバイス設計を可能にすることができます。ここでは、自然に生成された株の両方を使用して、吊り下げられたグラフェンシート内の1次元および2次元の周期リップルの最初の直接観測と制御された作成を報告します。境界条件を制御し、グラフェンの負の熱膨張係数（TEC）を使用することにより、波紋、波長、振幅を制御することができます。これらの結果は、古典的な薄膜弾性理論の観点から理解できるリップル形成プロセスを解明します。これにより、懸濁したグラフェンデバイスの理解が向上し、大規模なグラフェンエレクトロニクスにおける熱応力の制御された工学、およびグラフェンの電子特性に対する波紋の効果の体系的な調査につながるはずです。

Graphene is nature's thinnest elastic material and displays exceptional mechanical and electronic properties. Ripples are an intrinsic feature of graphene sheets and are expected to strongly influence electronic properties by inducing effective magnetic fields and changing local potentials. The ability to control ripple structure in graphene could allow device design based on local strain and selective bandgap engineering. Here, we report the first direct observation and controlled creation of one- and two-dimensional periodic ripples in suspended graphene sheets, using both spontaneously and thermally generated strains. We are able to control ripple orientation, wavelength and amplitude by controlling boundary conditions and making use of graphene's negative thermal expansion coefficient (TEC), which we measure to be much larger than that of graphite. These results elucidate the ripple formation process, which can be understood in terms of classical thin-film elasticity theory. This should lead to an improved understanding of suspended graphene devices, a controlled engineering of thermal stress in large-scale graphene electronics, and a systematic investigation of the effect of ripples on the electronic properties of graphene.