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石墨烯氮化硼异质结构的热致旋转现象观测研究获进展
摘要
本研究利用扫描隧道显微镜（STM）对石墨烯氮化硼异质结构的热致旋转现象进行了观测研究。通过对样品的电流-电压（I-V）曲线和STM图像的分析，我们发现该体系在局部加热的情况下会出现旋转现象，并且得到了旋转的温度梯度的大小。随后，通过理论计算和相应的模拟实验得到了有关该异质结构的电子结构和转动动力学行为的详细信息，为解释该现象提供了理论支持。研究结果为我们深入理解石墨烯和氮化硼异质结构的相互作用以及操控其性质提供了新的思路，并且为相关器件应用提供了一定的指导。
关键词：石墨烯氮化硼异质结构；热致旋转现象；扫描隧道显微镜
引言
石墨烯和氮化硼异质结构作为两种典型的二维材料，具有众多优异性能和应用前景，因此引起了广泛的关注。近年来，石墨烯氮化硼异质结构的制备已经得到了很大的进展，并被用于制备新型器件，例如晶体管、太阳电池、光电探测器等。然而，对于这种异质结构的电子结构和物理性质的深入理解仍然存在不少挑战。特别是，石墨烯和氮化硼之间的相互作用机制还不太清楚。
近些年来，热致现象已经成为了研究二维材料性质的一个重要途径。在一些特殊条件下，二维材料会在温度或外部激励的作用下呈现出旋转现象，如石墨烯在受到局部加热时会出现旋转行为。对于这种现象，不同的研究者提出了不同的解释。例如，一些研究表明这种现象与局部温度梯度的存在有关；而另外一些研究认为这种现象与它的晶格结构有关。
在此背景下，本研究利用扫描隧道显微镜技术对石墨烯氮化硼异质结构的热致旋转现象进行了观察，并对其进行了详细的分析和研究。
实验方法
石墨烯氮化硼异质结构的制备
石墨烯和氮化硼异质结构的制备过程参考前人的研究方法。具体而言，我们首先在硅（Si）衬底上生长了一个厚度为300nm的氧化硅层（SiO2）。然后，在气相沉积法的控制下，将石墨烯生长在SiO2表面上。随后，我们在石墨烯表面上通过电子束蒸发的方法沉积氮化硼，形成了石墨烯氮化硼异质结构。完成后，将样品放入扫描隧道显微镜中进行研究。
扫描隧道显微镜观测
我们使用扫描隧道显微镜（STM）技术观测了样品的微观形貌，并研究了它的物理性质。具体而言，我们采用常温常压条件下的STM观察样品表面的原子形貌。同时，在局部加热样品表面时，我们观测了样品的电流-电压（I-V）特性以及STM图像。
结果与讨论
我们对石墨烯氮化硼异质结构进行了多项观测。最初，我们在常温常压的条件下对其表面进行了STM观察。如图1所示，样品中存在着石墨烯和氮化硼两种不同的结构。
随后，我们在样品表面选定一个微小的区域进行局部加热。当温度升高时，我们观察到样品表面会发生旋转，如图2所示。特别地，我们还发现旋转现象的程度与加热温度存在一定的关系，即旋转角度会随着局部加热的温度升高而增大。综合前人的研究结果，我们认为这种现象与温度梯度的存在有关。
除此之外，我们还注意到样品表面存在着微小的凸起。通过对I-V曲线和STM图像的分析，我们推测这是由于石墨烯氮化硼异质结构的电子结构造成的。为了进一步证实这个猜测，我们进行了理论计算和相应的模拟实验，以研究该异质结构的电子结构和转动动力学行为。
最终，我们成功地解释了石墨烯氮化硼异质结构的旋转现象。我们的研究结果表明，该现象与石墨烯和氮化硼之间的相互作用、局部温度梯度等因素有关，同时也为对石墨烯和氮化硼异质结构的相互作用机制的理解提供了一定的指导。
结论
本研究利用STM技术观察了石墨烯氮化硼异质结构的热致旋转现象，并对其进行了细致的分析和研究。通过观察样品的电流-电压曲线和STM图像，我们发现该体系在局部加热的情况下会出现旋转现象，并且得到了旋转的温度梯度的大小。随后，我们对该异质结构的电子结构和转动动力学行为进行了理论计算和模拟实验，以支持这一现象。我们的研究结果为石墨烯和氮化硼异质结构的相互作用机制和性质操控提供了新的思路，并且为相关器件应用提供了一定的指导。