近年来，以石墨烯为代表的二维层状材料发展迅速，其特殊的电子态结构使得其可以作为一种特殊金属型基底。在石墨烯表面上构筑自组装分子超结构，并利用其栅极可调的电子态结构可以进一步实现自组装分子超结构的调控，将具有广泛的应用范围。为此，我们初步尝试了基于扫描探针技术实现石墨烯的局域电子态调控，为下一步在表面制备特殊自组装分子超结构提供基础。石墨烯的电子态结构决定了其载流子输运性质，对其的调控主要是通过栅极的电场效应或电荷转移的掺杂实现的。这里，我们发展了一种简单易行的基于静电荷栅极的调控方法，用于调控石墨烯电子态结构。在石墨烯表面覆盖一层介电层（这里是PMMA），利用导电原子力显微术，可控地在PMMA表面注入不同图案、数量及性质的静电荷，并进一步利用静电力显微术以及扫描电势显微术对这些局域电荷图案进行定量表征。这些静电荷图案就可以作为局域栅极，实现对石墨烯基底的电子态调控，从而调节其载流子输运性质。除此外，我们尝试采用了倾斜顶栅的方式，实现石墨烯电子态的调控。

图1：左图为基于导电原子力在PMMA表面可控注电的示意图，右图为注电后的扫描电势图像

我们基于上述方案，分别是实现了n型和p型的石墨烯掺杂，以亚微米级的空间分辨率得到了石墨烯p-n结结构，倾斜梯度栅结构等，从而实现了石墨烯电子态的调控。在此基础上，我们又进一步研究调控后的石墨烯的载流子输运性质，实现了双极型、单极n-和p-型的载流子输运性质调控等。这一种方法也可以推广到其它狄拉克性材料等。

基于这一思路，我们又发展了可调控顶栅的方式来实现实现石墨烯载流子输运性质的调控，并利用倾斜梯度栅进行了原理性验证。基于这一原理，我们还进一步实现了电学可调控的互补反向器功能演示器件。这种电学可调控的石墨烯场效应晶体管将来有可能在智能器件中有重要用途。

图2：左图为梯度栅下的石墨烯电子态结构的示意图，右图为其对应的可调载流子输运性质

相关工作发表在 Nano Lett., 15, 3212‐3216 (2015)上。