石墨插層化合物自1841年被發(fā)現(xiàn)以來，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。同時，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)用來表征石墨烯插層化合物，因此必須探索新的表征手段來研究這些插層化合物。

在科技部重大科學(xué)研究計劃和國家自然科學(xué)基金的支持下，半導(dǎo)體所半導(dǎo)體超晶格國家重點實驗室譚平恒研究員研究組和英國劍橋大學(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現(xiàn)了石墨烯的完全摻雜，空穴濃度可達到~5.8X1014cm-2。同時，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)為重摻雜下的單層石墨烯行為，并且所制備的插層化合物相當穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上，該小組又提出了利用多波長拉曼光譜方便無損地探測重摻雜下石墨烯費米能級的新方法。

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