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　　中國科學(xué)院近代物理研究所材料研究中心采用快重離子及高電荷態(tài)離子研究了單層石墨烯輻照效應(yīng)，通過對石墨烯與塊體石墨輻照損傷的實驗和理論分析，獲得石墨烯與塊體石墨輻照損傷程度的變化規(guī)律，首次得到兩者輻照損傷差異的成因。 

　　石墨烯是目前世界上已知的最薄材料，集眾多神奇特性于一身。其熱導(dǎo)率是室溫下純金剛石的3倍；存儲鋰離子的能力是石墨的近10倍；電子在石墨烯中的運動速度達到了光速的1/300，是硅材料的100倍。石墨烯有望替代硅，成為新一代電子器件的主題材料。石墨烯的重離子輻照效應(yīng)研究，不僅為石墨烯在新一代半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，也可以通過重離子輻照從原子尺度上調(diào)控石墨烯性質(zhì)，拓寬二維材料的應(yīng)用范圍。 

　　材料研究中心借助蘭州重離子加速器（HIRFL）提供的能量479MeV的⁸⁶Kr和250MeV的¹¹²Sn快重離子，以及320kV高電荷態(tài)離子綜合研究平臺提供的4MeV⁸⁶Kr¹⁹⁺離子，對單層石墨烯樣品以及高定向石墨（HOPG）進行了輻照。數(shù)據(jù)分析表明，相同輻照條件下，單層石墨烯與HOPG的輻照損傷具有明顯差異，因此石墨烯的應(yīng)用需要考慮離子輻照損傷的影響。通過改進Lucchese的理論模型，成功擬合了石墨烯與HOPG的實驗數(shù)據(jù)（見圖）。結(jié)果表明，石墨烯與HOPG的損傷程度（I_D/I_G）隨入射離子注量的變化趨勢不同，HOPG中只有激活區(qū)，而石墨烯輻照后除了激活區(qū)，還存在結(jié)構(gòu)完全損傷區(qū)，兩個區(qū)域的競爭導(dǎo)致石墨烯輻照損傷隨注量有三個變化階段，中間存在拐點。 

　　研究成果發(fā)表在工程技術(shù)類一區(qū)雜志 Carbon上（2016， Vol. 100, Pages 16-26），影響因子6.075。 

　　文章鏈接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622315305674 

　　上述工作得到國家自然科學(xué)基金的資助。 

　　圖(a) 高電荷態(tài)離子Kr¹⁹⁺輻照后石墨與石墨烯I_D/I_G 隨徑跡之間的平均距離L_d變化及其擬合對比；(b) 對數(shù)坐標下，Kr¹⁹⁺輻照后石墨與石墨烯I_D/I_G 隨L_d變化及其擬合對比。