石墨插層化合物自1841年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，一直廣泛應(yīng)用于電極、電導(dǎo)體、超導(dǎo)體和電池等方面。但是，傳統(tǒng)的石墨插層化合物由于其厚度和大尺寸的限制，很難應(yīng)用于納米器件。另一方面，石墨烯在納米電子和光電子器件方面具有顯著的潛在應(yīng)用，提高其載流子濃度和遷移率一直是基礎(chǔ)物理和器件應(yīng)用研究領(lǐng)域所致力解決的目標(biāo)之一。如果能在石墨烯層間插入原子或分子層形成石墨烯插層化合物材料，就能把石墨插層化合物的物理、化學(xué)性質(zhì)與石墨烯在納米電子和光電子器件中的潛在應(yīng)用結(jié)合起來(lái)。同時(shí)，由于石墨烯的尺寸和厚度限制，傳統(tǒng)用于表征石墨插層化合物基本特性的重要技術(shù)-X射線衍射很難被應(yīng)用來(lái)表征石墨烯插層化合物，因此必須探索新的表征手段來(lái)研究這些插層化合物。

在科技部重大科學(xué)研究計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持下，半導(dǎo)體所半導(dǎo)體超晶格國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室譚平恒研究員研究組和英國(guó)劍橋大學(xué)Ferrari博士研究組合作，利用三氯化鐵為插層劑，成功地合成了兩層以上一階次的石墨烯插層化合物。通過(guò)控制反應(yīng)條件和后處理方式，所合成的石墨烯插層化合物基本實(shí)現(xiàn)了石墨烯的完全摻雜，空穴濃度可達(dá)到~5.8X1014cm-2。同時(shí)，利用拉曼光譜系統(tǒng)地表征了所制備化合物的插層階次、層間去耦合和穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明，插層后的石墨烯化合物中每一層石墨烯都表現(xiàn)為重?fù)诫s下的單層石墨烯行為，并且所制備的插層化合物相當(dāng)穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上，該小組又提出了利用多波長(zhǎng)拉曼光譜方便無(wú)損地探測(cè)重?fù)诫s下石墨烯費(fèi)米能級(jí)的新方法。

該研究的部分研究成果以Article形式發(fā)表在國(guó)際著名化學(xué)期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》(J. Am. Chem. Soc., 2011, 133 (15), pp 5941-594, http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja110939a)。該項(xiàng)研究對(duì)各種石墨烯插層化合物的合成和相應(yīng)重?fù)诫s石墨烯的物理、化學(xué)性質(zhì)研究具有重要意義。