近日，该研究团队在大面积、高质量AB堆垛双层石墨烯的可控制备及其能隙调控方面取得研究进展。他们此前在Ru(0001)表面实现了厘米尺寸、单晶、AB堆垛双层石墨烯的可控生长。在此基础上，通过硅插层技术在双层石墨烯和Ru衬底的界面处实现了硅烯的插层生长（图1)。硅烯的插层有效地削弱了底层石墨烯与Ru基底之间的相互作用，使得双层石墨烯的本征性质得以恢复；此外，拉曼（Raman）光谱中石墨烯的2D特征峰出现较大的蓝移，预示着在双层石墨烯中存在压应力(图2)。进一步角分辨光电子能谱（ARPES）研究发现，双层石墨烯受到电子掺杂，并在K点处打开了一个0.2 eV的较大能隙（图3(a)）。但是，自由的AB堆垛双层石墨烯是没有能隙的。为了理解这一能隙产生的机制，研究人员利用密度泛函理论计算发现，基于Ru上双层石墨烯与硅烯形成的异质结构的能带显示，在费米面附近打开了0.2 eV的能隙（图3(b)，(c)），与实验结果完全吻合。但是，在这个体系中石墨烯同时存在压应力及电子摻杂，0.2 eV能隙产生的原因并不明朗。进一步计算发现，如果施加与实验同等大小的掺杂浓度（或应力），只能使AB堆垛双层石墨烯打开小于0.06 eV的能隙（图4(a)，(b)），远小于实验观测值。研究进一步考虑了在具有应力的双层石墨烯上同时进行电子掺杂，其可以在低浓度电子掺杂下打开一个大的带隙（图4(c)）。这一能隙的打开并不是由单纯应力与单纯摻杂分别引起的能隙的简单加和，而是电子掺杂和压应力协同作用的结果。该工作提供了一种调控石墨烯能带结构的新方法，对功能石墨烯器件的构造具有重要价值。