近日，《應(yīng)用物理快報(bào)》【Appl. Phys. Lett. 97, 142105 (2010)】和《納米快報(bào)》【Nano Letters 11, 151 (2011)】分別報(bào)道了中國(guó)人民大學(xué)物理系季威研究組與加拿大麥吉爾（McGill）大學(xué)郭鴻教授研究組博士生 Jesse Maassen 等人的合作研究成果。他們通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬研究了 Cu、 Co 三種金屬的Ni、（111）表面和石墨烯（Graphene）接觸界面的電子結(jié)構(gòu)和電子輸運(yùn)性質(zhì)，為今后制造石墨烯器件提供了一定理論依據(jù)。

石墨是一種廣泛存在的碳單質(zhì)形式，是鉛筆的主要成分。石墨烯又稱(chēng)單層石墨（片），是一種由碳原子以 sp2 雜化形成的六角蜂窩狀晶格的平面薄膜，是只有一個(gè)碳原子層厚度的二維材料。過(guò)去，石墨烯被誤認(rèn)為無(wú)法單獨(dú)穩(wěn)定存在，直至 2004 年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的 Andre Geim 和 Konstantin Novoselov 成功地在實(shí)驗(yàn)中觀察到了穩(wěn)定存在的石墨烯，證實(shí)了其存在性，兩人也因此獲得 2010 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯是已知電阻率最小的材料。因?yàn)槠潆娮杪蕵O低，電子遷移速度極快，因此被期待可用來(lái)制造更薄、頻率更高的新一代電子器件。目前，在器件構(gòu)筑問(wèn)題上，人們面臨著一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)，即如何理解并控制石墨烯和金屬電極接觸界面的電子結(jié)構(gòu)。

中國(guó)人民大學(xué)物理系季威副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組專(zhuān)注于電子量子輸運(yùn)現(xiàn)象中的表面和界面問(wèn)題的研究，包括表面界面的自組裝、幾何和電子結(jié)構(gòu)、界面相互作用機(jī)制、電子輸運(yùn)性質(zhì)等方面，取得了一些研究成果，如，Phys. Rev. Lett. 100, 186104(2008); 104 099703 (2010); ACS NANO 2, 699 (2008); Nature Chem. 3, 85 (2011) 等。

最近，他們與加拿大麥吉爾大學(xué)（McGill）郭鴻教授研究組合作，采用第一性原理非平衡格林函數(shù)——密度泛函理論 (NEGF-DFT)方法研究了 Cu、Ni、Co 三種金屬的(111)表面與石墨烯 (Graphene) 接觸界面的電子結(jié)構(gòu)和電子輸運(yùn)性質(zhì)。不同于以往的理論模型，他們采用一種能夠模擬接觸界面對(duì)實(shí)際器件電子輸運(yùn)性質(zhì)影響的 結(jié)構(gòu)模型。研究發(fā)現(xiàn)銅——石墨烯接觸界面可以近似的用電子摻雜的石墨烯（n-doped graphene）模擬；而與鎳、鈷表面的接觸則完全破壞了石墨烯特有的近線性色散關(guān)系，打開(kāi)了一個(gè)能隙，但可以給出較大的（60%-80%）自旋極化率。

?這是首次明確地采用與實(shí)際器件一致的理論模型研究金屬——石墨烯接觸。上述結(jié)果為今后以金屬作為電極研究進(jìn)而調(diào)制石墨烯的電子輸運(yùn)性質(zhì)提供了重要參考。