张海敬，杨志源，孙媛媛

(临沂大学 物理与电子工程学院，山东 临沂 276000)

石墨烯，是由sp2杂化的碳原子构成的六边形蜂窝状结构，具有独特的物理、化学性质，在许多领域有应用潜力而备受关注[1]。石墨烯的自旋-轨道耦合作用较弱，因此具有较长的自旋扩散长度和自旋弛豫时间，有利于自旋的调控[2-3]。尽管本征石墨烯没有磁性，通过缺陷、掺杂或边界可以诱导产生磁性。本文将对石墨烯的诱导磁性研究现状进行系统的介绍与分析。

1 石墨烯缺陷诱导磁性研究

在石墨烯的制备过程中会造成空位缺陷，从而产生净自旋。Yazyev等人的研究表明，空位缺陷能够产生1.12～1.53 μB的磁矩，其自旋密度分布如图1(a)所示[4]。通过对石墨烯空位类型和浓度的控制，有望实现对其磁性的调控。对石墨烯进行电子或离子辐射，可引入空位缺陷[5-7]。然而，Nair等人的研究发现，引入过多的空位缺陷会导致结构破碎，失去结构的完整性，空位诱导产生的最大饱和磁化强度仅为0.02 emu/g(图1(b))[8]。因此，通过构造空位缺陷引入磁矩受到结构的限制，仅可在一定程度上提高磁浓度。

图1 (a)石墨烯中的空位缺陷诱导自旋密度分布图[4]；(b)不同浓度下的空位缺陷贡献磁矩情况，其中右上角的插图为磁化曲线[8]

2 石墨烯掺杂诱导磁性研究

2.1 氧化石墨烯的磁性研究

氧化石墨烯，基板面上键合羟基和环氧基，边缘键合酚羟基、羰基和羧基[9]。Boukhvalov等人提出石墨烯基面上的7羟基结构可以引入4～5 μB的磁矩[10]。实验研究表明，氧化石墨烯在室温300 K表现为抗磁性，在低温2 K下表现为顺磁性，如图2(a)所示[11]。……