Отзыв ведущей организации (Особенности синтеза и электронной структуры графена на подложках на основе d- и f- металлов)

УТВЕРЖДАIОЩиректор Федеральногогосударственного бюджетногоучреждения науки Инстиryтафизики попупроводниковим. А.В. Ря<анова Сибирскоголения Российской академииемик РАН?lZ. ёё"L.FЛатьтшев2018 гОТЗЫВ ВЕДУЩЕИ ОРГАНИЗАЦИИна диссерТационную работу Пудикова Щмитрия Александровича<особенности синтеза и электронной структуры графена на подложках на основе d- и fметаллов), представленную на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук по специаЛьности 01.04.07 - физика конденсированного состояния.!иссертационная работа Щ.

А. Пудикова посвящена сравнительному изучениюмеханизмов синтеза графена, как широко известных (метод крекинга), так и слабоизученных (методы сегрегации углерода сквозь тонкие слои переходных и через фазукарбидизации слоеВ редкоземельных металлов), а также изучению электронной структурыполученного графена на всех стадиях роста.Актуальность темы диссертационной работы обусловлена постоянным поискомновых и усовершенствованием уже известных способов производства этогоперспективного материала. Щля формирования графена, имеющего заранее заданныехарактеристики, ва}кным является всестороннее изучение процесса синтеза в различныхусловиях.

в тоМ числе, и на подложках с несоразмерной кристаллической структурой. Сдругой стороны, разработка новых способов синтеза графена, основанных на процессесегрегации углерода сквозь тонкие слои переходных металлов и на процессекарбидизации пленок редкоземельных металлов, является очень востребованной иперспектиВной темоЙ исследования, поскольку мо}кет в перспективе стать основой дляэкономичной технологии серийного производства устройств наноэлекlpоники испинтроники на основе графена.Д.А. Пудикова имееТ структуру, соответствующую рекомендациямвАк, и состоит из введения, дв),х глав, в которых описываются объект и методыЩиссертацИяисследования, трёх оригинальных главизаключения.

Содержание диссерт,ационнойработы изложено на 104 страницах текста. вItлючая 60 рисунков. l таблицу и список изV104 библиографических ссылок на оригинальные работы Других авторов и на авторскиеработы.во введенииобоснованы актуальность диссертационной работы, сформулированыцель И задачи работы, аргументирована научная новизна исследований, раскрыты ихнаучная и практическая ценность, представлены выносимые на защиту положения,приведен список конференций, где докладывались результаты диссертации.первая глава посвящена описанию графена, его электронной и кристаллическойструктуры.

Приводится обзор основных методов синтеза, демонстрируются особенности ихарактерные черты получаемого графена. особое внимание уделяется методу крекингасегрегации углерода вуглеводородов (CvD) и методам, основанным на процессеметаллической подложке.во второй главе сделан обзор основных экспериментальных методов проведенныхисследований. описаны такие методы как рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия,а также дифракцияфотоэлектРоннаЯ спектроскОпия с углоВым и спиновым разрешением.медленныХ электроноВ. ПомимО этого приВодятся описания экспериментальных станций,на которых были получены данные, использованные в работе.втретьей главе представлены оригинальные результаты исследования синтезаграфена методоМ cVD на монокристчUlлических подложках никеля с различнойкристаллографической ориентацией.

Показано, что как на соразмерной графену подложкетак и нанесоразмерной Ni(l00), формируется упорядоченный графен,идисперсионные зависимости которого в обеих системах практически идентичнысвидетельствуют о сильной связи графенового монослоя с подлолtкой, ТакжеNi(l 1 1),интеркаляция монослоя атомов золота в обеих системахприводит к сдвигу электронной структуры валентных состояний графена и линейностидисперсиИ т состояний в области точки К зоны Бриллюэна. Выявлено, что основнаяособенность синтеза графена на несоразмерной подложке заключается в изменениипродемонстрировано,чтоусловий синтеза и в формировании многодоменного графена.вчетвертой главе демонстрируются результаты исследования синтеза графенаметодом сегрегации атомов углерода сквозь тонкие пленки переходных металлов,нанесенныена графитовыеподлоlкки.Использованиев качествеподложекдвухвидоввысокоориентированного пиролитического и монокристаллического, а такжеиспользование неOкольких металлов - никеля и кобальта, позволило выявить особенностиданного метода синтеза и закономерности изменения условий формирования графена отграфита-конкретной системы.

Показано, что синтез всегда проходит через промежуточную фазучто графен на системеформирования карбида на поверхности слоя d-металла. Выявлено,Ni/вопГ имеет наименьшую температуру синтеза, но является многодоменным. тогда какна системе Со/графит формируется однодоменный графен. обладаюu-lий характернойдисперсией электронных состояний, но при больших температурах./в пятой главе описан синтезграфена на слоях редкоземельных метzLплов, нанесенныхна графитовые подло}кки. Исследованы особенности электронной структуры валентныхсостояний графена' сформированного на пленках разлиЧных f'-металлов (Gd, Dy).Выявлены сходства и различия между данным методом синтеза и описанным в четвертойглаве, проходящем на пленках d-металлов.В заключении сформулированы основнь]е результаты, полученные в диссертации.научная ценность заключается в том, что впервые была изучена электроннаяструктура графена, синтезированного на поверхности Ni(l00) как до, так и послеинтеркаляции атомов золота.

Кроме того, проведенные исследования синтеза графенаметодом сегрегации углерода сквозь слои переходных металлов позволяют сделатьвыводы о механизмах роста графена на поверхности d-металлов, которые можнообобщитьи надругие способы синтеза, например,cvD.Обнаруяtенная линейнаядисперсия и значи,гельная спиновая поляризация 7[ состояний графена, выращенного напленках Г-металлов, в точке К зоны Бриллюэна показывает, что проведенное в работеисследование данных систем является гIерспективным для развития науки и длявозможного использования в устройствах спинтроники.содной стороны, в том, что полученныеграфена, а срезультаты позволяют снизить требования к подложкам для производствадругой стороны, в том) что продемонстрированный способ синтеза графена методомпрактическая ценность заключается,сегрегации атомов углерода сквозь пленки переходных металлов позволяет значительноснизить себестоимость производства графена за счет значительного снижениятемпературы синтеза (по сравнению с распространенным методомCVD)и использованияграфитовых подло}ккек.щостоверность научных результатов И выводов работы достигается корректностьюпостановки решаемых задач, взаимным согласием и непротиворечивостью полученныхи высокимрезультатов и выводов.

использованием современных методик измеренийуровнем используемого экспериментального оборудования, а также воспроизводимостьюсрезультатов В различных условиях. они находятся в хорошем соответствииимеющимися теоретическими и экспериментальными литературными данными другихавторов. Материалы диссертации прошли апробацию на российских и международныхконференциях. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в шестипечатных работах.Результаты работы можно рекомендовать для использования в научных и учебныхорганизациях, в которых ведутся исследования по сходной тематике: в Институте физикиполупроводников им. А.В.

Рхсанова со рАн, Московском государственном университетеим. в.м. Ломоносова, Физическом институте им. п.Н Лебедева рАн, Институтерадиотехники и электроники им. в.А Котельникова рАн, Санкт-Петербургскомполитехническом университете Петра Великого. Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе, Институте автоматики и процессов управления ЩВО РАН, а также Других вузах инаучно-исследовательскихинститутах страны./кчислу наиболее ва}кных результатов, имеющих научную новизну, можно отнестиследующие:1. Впервыеисследована электронная структура графена, сформированного наповерхности Ni(l00). Показано.

что полученный графен сильно связан с никелевойподложкой, а дисперсия п состояний схожа с дисперсией графена, выращенного наповерхносТи Ni(1 1 1). Кроме того, проведено исследование электронноЙ икристаллической структуры данной системы после интеркаляции монослоя атомов золотапод графен.2. Исследован процесс синтеза графена на пленках d-металлов, нанесенных на графит.Показано, что на пленке кобальта, нанесенной на вопг. формирование графенапроисходит при температуре отяtига порядка з00 "с и проходит через промежуточнуюфазу поверхностного карбида кобальта.з.Исследована электронная структура валентныхлсостоянийграфена,сформированного на пленке кобальта, нанесенной на монокристалл графита. Показано,что графен, полученный методом сегрегации атомов углерода, имеет схожую ди(.)персию стем, которЫй быЛ синтезироВан методоМ CVD на монокрисТаллической пленке Co(000l).таюке проведено исследование влияния интеркаляции монослоя атомов золота наэлектронную и кристаллическую структуру данных систем.4.

Проведен синтеЗ графена на тонких пленках f-металлов, нанесенных на графитовыеподложки. Показано, что при температурах отжига от 500,с пленки полностьюкарбидизируются,1000 *5.1l00'Cа формированиеграфена происходитпри l,емпературахотжига порядкана поверхности слоя карбида металла.Исследована электронная структура графена, выращенного на пленкередкоземельного металла Dy, нанесенного на монокристаллический графит.

Выявлено,что дисперQияп состоянийэнергии связи l.B эВ.имеет линейныйхарактер,а точкаЩирака расположенанаПо диссертации имеются следующие замечания:l. основное замечание касается доказательства получения графена. т.е. ровно одногомонослоя углерода в sp2 гибридизации, формируемого на поверхности металлов послесинтеза методом cvD, методом сегрегацией и через карбидизацию редкоземельныхметаллов.2. В связи с первым замечанием, остается открытым вогlрос о самоограничивающейсяреакциИ синтеза, т.е.

о прекРаU{ении реакции при образовании однослойного графена.мотивировано подойти к перебору металлов, а таюке ксравнению свойств и качества, получаемых слоев графена на3. Автору стоило болеехарактеризациииразличных i\4еталлах.4. Имеется путаница с определением физических и величин и их размерностью. Так, настр.

4 (проводимости) приписывается размерность (подвижности).5, Имеются замечания по автореферату. в автореферате отсутствуют ссылки надополнитеЛьную литературу, многие сокращения (РФЭС, дмэ ..) не определены./Сделанные замечания не носят принципиального характера и не снижают общейположитеЛьной оценки диссерТационной работы и являются, скорее, поlttеланиями кбудущему продолжению исследований.основные результаты работы полностью и своевременно опубликованы внарецензируемых научных изданиях, прошли апробацию в форме докладов и обсужденийироссийских и ме}кдународных конференциях и семинарах. Автореферат правильнополностью отражает содержание диссертации.доклад по материалам диссертации заслушан и обсужден на институтском семинареиФп Со РдН на базе лаборатории физики и технологии трехмерных нанострукТУр. l0мая 201В года, протокол NЪ 4.отзыв на диссертационную работу Щ.А.

Пуликова одобрен Ученым советом иФп соРАН, протокол NЬ 5 от 22 мая 20l 8 г.щиссертационная работа д.А. Пудикова на тему <<особенности синтеза иэлектронной структуры графена на подложках на основе d- и f- металлов>)удовлетворяет требованиям пункта Nq9 Положения ВАК о порядке присужденияученых степеней, утвержденных пOстановлением Правительства РФ от 24 сентября2013 года, NЪ842, а ее автор Пудиков ЩмитриЙ Александрович заслужиВаеТприсуждения ему ученой степени кандидата физико-математических наук поспециальности 01.04.07 _ <физика конденсированного состояния))отзыв составила:днтонова Ирина Вениаминовна, доктор физико-математических наук, ведуrцийнаучный сотрудник, профессор, лаборатория физики и технологии трехмерныхнаноструктур, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИнститутфизикИ полупровоДникоВ им.

А.В. PrKaHoBa Сибирского отделения Российской академиинаук (иФп со рАн), пр. Академика Лаврентьева, l3, Новосибирск, 630090.+7(383)З3З25З7, E-maiВ.н.с. 14Фгj СОд. ф.-м.н.1:antonova@i sp.nsc.F,}Atr-tr,Z4rtr,И.В. АнтоноваФедеральное государстВенное бюджетное учреждение науки Институт физикиполупроводников им. А.В. PrKaHoBa Сибирского отделения Российской академии наук(иФП со рдн), Россия, 630090, г, Новосибирск, проспект Академика Лаврентьева, 1З,тел.: *7 З83 3З0 90 55, факс: +7 38З 33327'71,}1_w_}!:jýp.|1ý_c.{!],Il_:_{Юi4p-,l}_a_c_.]_L1.Председатель семинарачлен-корресподент РАН, профессорА.В.Щвуреченский.