基于石墨烯的异质结显示出多种现象，可以通过静电局部栅极强烈调节。单层石墨烯（MLG）表现出可调谐的表面等离子极化激元，并可以通过扫描纳米红外实验证明。在双层石墨烯（BLG）中，垂直位移场会引起电子带隙。预计有带隙的BLG会表现出反常效应，例如等离激元扩增和畴壁等离激元，其寿命比MLG长得多。此外，在扭转的石墨烯结构中已经观察到对位移场高度敏感的各种相关电子相。但是，在纳米红外实验中应用垂直位移场直到最近才成为可能。
有鉴于此，近日，美国哥伦比亚大学D. N. Basov等充分表征了实现纳米光学兼容顶栅的两种方法：双层MoS2和MLG。对两种类型的结构都进行了纳米红外成像，并评估它们的优缺点。本文的研究工作为基于石墨烯的异质结中相关现象和等离激元效应的全面近场实验铺平了道路。
图1. MoS2栅控的单层石墨烯的纳米光学测量。
图2. 具有MoS2顶栅的单层石墨烯中的载流子密度调制。
图3. 双层石墨烯畴壁中顶栅效应的证明。
图4. 单层石墨烯作为双层石墨烯中畴壁的顶栅。
图5. MLG和TMD顶栅之间的直接比较。
文献信息：
Dual-Gated Graphene Devices for Near-Field Nano-imaging
(Nano Lett., 2021, DOI:10.1021/acs.nanolett.0c04494)
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