一、背景介紹

堆垛構(gòu)型是二維層狀材料中一個(gè)奇特的結(jié)構(gòu)自由度，在對(duì)稱(chēng)性破缺以及多種新奇的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)和拓?fù)洮F(xiàn)象中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。近年來(lái)，三層石墨烯受到研發(fā)人員的廣泛關(guān)注。通常，三層石墨烯可呈現(xiàn)兩種不同的堆垛幾何構(gòu)型：菱面體（ABC）堆垛和伯納爾（ABA）堆垛。其中，ABC堆垛表現(xiàn)為原子層沿同一方向逐層偏移，其低能帶色散明顯區(qū)別于ABA構(gòu)型，并展現(xiàn)出強(qiáng)電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)，成為探索超導(dǎo)態(tài)、量子反?；魻栃?yīng)、拓?fù)浣^緣體等關(guān)聯(lián)量子現(xiàn)象的理想平臺(tái)，被譽(yù)為“強(qiáng)關(guān)聯(lián)物理的沙盒系統(tǒng)”?；贏BC堆垛的強(qiáng)關(guān)聯(lián)特性，其在高溫超導(dǎo)器件、拓?fù)淞孔佑?jì)算芯片等下一代電子學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出顛覆性潛力。然而，由于ABC堆垛處于能量亞穩(wěn)態(tài)，在制備過(guò)程中容易弛豫為熱力學(xué)更穩(wěn)定的ABA結(jié)構(gòu)，因此識(shí)別與定位ABC區(qū)域成為器件性能突破的核心瓶頸。

圖1三層石墨烯中兩種不同的堆垛構(gòu)型：ABC堆垛和ABA堆垛

（原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-46129-7）

二、研究文獻(xiàn)目前，制備適用于輸運(yùn)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)ABC堆垛石墨烯器件仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：一方面，ABC堆垛作為能量亞穩(wěn)態(tài)，在器件加工過(guò)程中極易弛豫為低能ABA構(gòu)型；另一方面，傳統(tǒng)表征技術(shù)如掃描拉曼光譜、近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡及開(kāi)爾文探針力顯微鏡等，多依賴(lài)逐點(diǎn)掃描模式，效率較低，難以滿(mǎn)足高通量制備的需求。近期研究表明，ABC與ABA堆垛區(qū)域在近紅外波段（1200–1600 nm）具有高達(dá)15%~40%的反射對(duì)比度，利用近紅外顯微成像技術(shù)能夠快速、無(wú)損、高分辨地識(shí)別堆疊方式，并實(shí)現(xiàn)在線原位監(jiān)測(cè)。

圖2（a）紅外成像系統(tǒng)示意圖。（b石墨烯從三層到七層的光學(xué)圖像。比例尺為6μm。（c）該石墨烯薄片的紅外圖像。（d）相同石墨烯薄片的拉曼FWHM峰寬掃描成像和拉曼光譜。（e）ABA和ABC石墨烯不同層的紅外圖像對(duì)比度差異。

（原文鏈接:https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.23.034012）

三、實(shí)驗(yàn)案例應(yīng)用戶(hù)需求，蘇州卡斯圖采用MIR100近紅外顯微鏡構(gòu)建了近紅外成像系統(tǒng)（圖3）并進(jìn)行了石墨烯近紅外成像演示實(shí)驗(yàn)。圖4顯示了測(cè)試結(jié)果。從圖中可以觀察到不同區(qū)域的亮度不同，即可迅速分辨ABC堆垛和ABA堆垛。

圖4三層石墨烯顯微紅外圖像，ABC堆垛（紅圈），ABA堆垛（黃圈）

四、相關(guān)產(chǎn)品

相對(duì)于可見(jiàn)光成像，除了提供近紅外反射/透射對(duì)比度以外，近紅外光還具備低散射的特征，可以深入樣品內(nèi)部進(jìn)行成像。上述石墨烯堆疊分辨分層成像既是典型的示例；同時(shí)，近紅外成像還廣泛用于農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)、半導(dǎo)體檢測(cè)等領(lǐng)域。

蘇州卡斯圖提供三款規(guī)格的近紅外顯微鏡以滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求。

近紅外顯微技術(shù)憑借其快速、無(wú)損和高對(duì)比度的優(yōu)勢(shì)，已成為二維材料（如石墨烯堆垛結(jié)構(gòu)）鑒定的關(guān)鍵技術(shù)，為相關(guān)基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用提供了強(qiáng)大的原位分析能力。

在這一技術(shù)前沿，蘇州卡斯圖電子有限公司作為一家專(zhuān)業(yè)致力于近紅外顯微成像系統(tǒng)研發(fā)與生產(chǎn)的企業(yè)，成功推出了覆蓋不同通量與分辨率需求的MIR系列近紅外顯微鏡，為科研與工業(yè)用戶(hù)提供了完整的解決方案：

MIR100系列作為基礎(chǔ)型號(hào)，是進(jìn)行常規(guī)快速檢測(cè)和高性?xún)r(jià)比篩查的理想選擇。它能夠滿(mǎn)足大多數(shù)石墨烯層數(shù)與堆垛識(shí)別的基本需求，為實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制和大面積樣品初篩提供了可靠工具。

MIR400系列作為旗艦型號(hào)，在成像速度、分辨率和化學(xué)分析功能上實(shí)現(xiàn)了全面優(yōu)化。它特別適用于復(fù)雜的研發(fā)場(chǎng)景，不僅能定位ABC/ABA堆垛區(qū)域，更能進(jìn)行深入的缺陷分析和摻雜水平評(píng)估，是推動(dòng)材料創(chuàng)新的得力助手。

MIR800系列則代表了高通量自動(dòng)化的工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。該型號(hào)專(zhuān)為大規(guī)模生產(chǎn)線設(shè)計(jì)，具備全自動(dòng)掃描、智能分析和無(wú)縫集成能力，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)石墨烯薄膜等材料的在線無(wú)損檢驗(yàn)，契合未來(lái)電子器件制造產(chǎn)業(yè)對(duì)效率和一致性的嚴(yán)苛要求。

蘇州卡斯圖電子有限公司憑借其深厚的技術(shù)積累和完整的產(chǎn)品矩陣，正持續(xù)為石墨烯、半導(dǎo)體新材料及新能源等戰(zhàn)略新興領(lǐng)域提供強(qiáng)大的分析工具，助力中國(guó)材料科技從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。