Диссертация (1149983), страница 18
Текст из файла (страница 18)
В точке10 эВ, а в точкезоны Бриллюэна π состояние имеет энергию связиконус π состояния сдвинут на 3 эВ от уровня Ферми, как и для образцаграфена, выращенного крекингом пропилена на монокристаллической подложкеСо(0001). Также показано, что после интеркаляции атомов золота под графен,сформированный на Со/графит, происходит сдвиг его электронной структуры.Положение как внутреннего C1s уровня, так и валентного π состояния графенастановится таким же, как и в случае квазисвободного графена (например, в системеMG/Au/Co(0001)). Линейность дисперсии π состояния в области точкизоныБриллюэна и сдвиг точки Дирака на уровень Ферми доказывают практически полноеотсутствие связи графена с подложкой.Установлено, что синтез графена на слоях f-металлов Gd и Dy, нанесенных награфитовые подложки, происходит одинаковым образом.
Вначале, при отжиге дотемператур порядка 500 °С, формируется объемный карбид РЗМ. Дальнейшееувеличение температуры отжига до ~ 900 °С приводит только к насыщению карбидауглеродом («полуторный» карбид Me2C3 изменяется на «двойной» MeC2, где Me = Gdили Dy). Только после отжига при Т ~ 1000 – 1100 °С происходит накопление углеродана поверхности и образование графена. При этом рост графена на карбиде диспрозияпроисходит при меньших температурах, чем на карбиде гадолиния.94Полученный через фазу карбидизации слоя диспрозия графен имеет электроннуюструктуру валентных состояний, сдвинутую относительно квазисвободного графена всторону больших энергий связи. Обнаружено, что линейность конуса заполненных πсостояний графена в области точкизоны Бриллюэна сохраняется, но точка Диракарасполагается на энергии связи ~ 1,8 эВ. Также виден конус антисвязывающих π*состояний, что свидетельствует о переносе заряда с нижележащего слоя карбидадиспрозия на графен.Полученные в диссертационной работе результаты могут быть использованы дляпроизводства различных наноэлектронных устройств на основе графена.
В частности,продемонстрированный в главе 3 результат позволяет снизить требования к подложкам длясинтеза графена (а, следовательно, и себестоимость производства), поскольку дажесинтезированный на несоразмерной подложке графен обладает электронной структурой,схожей с графеном на соразмерной подложке. Другой полезный результат следует изисследований метода синтеза графена методом сегрегации атомов углерода сквозь пленкипереходных металлов, что описано в главе 4. Показано, что данный метод позволяет получатьграфен при низких (порядка 250 – 350 °С) температурах отжига, что позволит значительноупростить технологический процесс производства графена и снизить себестоимость готовогопродукта.
Результаты, описанные в главе 5, демонстрируют возможность применения графена,полученного через фазу карбидизации редкоземельных металлов, в устройствах спинтроники,поскольку полученный графен обладает как характерной для графена электронной структурой,так и поляризованными по спину электронными состояниями.Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю А.М. Шикинуза поддержку и содействие в ходе выполнения работы, Е.В. Жижину, А.Г. Рыбкину и соавторамопубликованных работ за помощь в проведении экспериментов и интерпретации результатов,Научному парку СПбГУ за предоставление возможности провести исследование наоборудовании ресурсных центров:• Физические методы исследования поверхности;• Оптические и лазерные методы исследования вещества.За финансовую поддержку исследований автор выражает признательность РоссийскоГерманской Лаборатории в центре СИ BESSY-II, немецко-российскому междисциплинарномуцентру (G-RISC) и СПбГУ.95Список сокращений и условных обозначенийВОПГ – высоко ориентированный пиролитический графит (HOPG).ДМЭ – дифракция медленных электронов (LEED).КРС – спектроскопия комбинационного рассеяния света (Raman spectroscopy).МС – монослой (слой моноатомной толщины, ML).отн.
ед. – произвольная единица измерения интенсивности в спектрах (arb. un.).РЗМ – редкоземельный металл.РФЭС – рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS).СВВ – сверхвысокий вакуум, сверхвысоковакуумный.СИ – синхротронное излучение.CТМ – сканирующая туннельная микроскопия или сканирующий туннельный микроскоп(STM).СЭМ – сканирующая электронная микроскопия (SEM).ФЭС – фотоэлектронная спектроскопия (PES).ФЭСУР – фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением (ARPES).ФЭСУР со спиновым разрешением – фотоэлектронная спектроскопия с угловым испиновым разрешением (SARPES).ФЭУ – фотоэлектронный умножитель.Me – металл (для обобщения нескольких металлов в записи стехиометрии химическихсоединений).CVD – Chemical Vapor Deposition (химическое осаждение из газовой фазы).p– первичная энергия электронного пучка (для получения картины ДМЭ).HOPG – Highly-oriented pyrolytic graphite (ВОПГ).MG – графен (graphene).MCP – micro-channel plate (микроканальная пластина).RGBL – Russian-German beam line – Российско-Германский канал вывода СИ наисточнике СИ BESSY II в г.
Берлине/ – “на поверхности” (используется для обозначения слоистых систем, например, MG/Ni– графен на поверхности Ni).96Список литературы1.Novoselov, K.S. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films / K.S. Novoselov,A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I.V. Grigorieva, A.A. Firsov //Science. – 2004.
– Т. 306. – № 5696. – С. 666–669.2.Novoselov, K.S. Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in graphene /K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, M.I. Katsnelson, I. V Grigorieva,S.V. Dubonos, A.A. Firsov // Nature. – 2005. – Т. 438. – № 7065. – С. 197–200.3.Geim, A.K. The rise of graphene / A.K. Geim, K.S. Novoselov // Nat.
Mater. – 2007. – Т. 6. –№ 3. – С. 183–191.4.Елецкий, А.В. Графен: методы получения и теплофизические свойства / А.В. Елецкий,И.М. Искандарова, А.А. Книжник, Д.Н. Красиков // УФН. – 2011. – Т. 181. – С. 233–268.5.Castro Neto, A.H. The electronic properties of graphene / A.H. Castro Neto, F. Guinea,N.M.R. Peres, K.S. Novoselov, A.K. Geim // Rev. Mod. Phys.
– 2009. – Т. 81. – № 1. –С. 109–162.6.Rader, O. Is there a Rashba effect in graphene on 3d ferromagnets? / O. Rader, A. Varykhalov,J. Sánchez-Barriga, D. Marchenko, A. Rybkin, A.M. Shikin // Phys. Rev. Lett. – 2009. – Т. 102.– № 5. – C. 0576027.Rashba, E.I. Spintronics: Sources and Challenge. Personal Perspective / E.I. Rashba //J. Supercond. Inc. Nov. Magn. – 2002. – Т. 15. – № 1. – С. 13–17.8.Postma, H.W.C. Rapid Sequencing of Individual DNA Molecules in Graphene Nanogaps /H.W.C. Postma // Nano Lett.
– 2010. – Т. 10. – № 2. – С. 420–425.9.Xia, F. Ultrafast graphene photodetector / F. Xia, T. Mueller, Y. Lin, A. Valdes-Garcia,P. Avouris // Nat. Nanotechnol. – 2009. – Т. 4. – № 12. – С. 839–843.10.Kataev, E.Y. Oxygen Reduction by Lithiated Graphene and Graphene-Based Materials /E.Y. Kataev, D.M. Itkis, A. V. Fedorov, B. V. Senkovsky, D.Y. Usachov, N.I. Verbitskiy,A. Grüneis, A. Barinov, D.Y. Tsukanova, A.A. Volykhov, K. V. Mironovich, V.A. Krivchenko,M.G.
Rybin, E.D. Obraztsova, C. Laubschat, D.V. Vyalikh, L. V. Yashina // ACS Nano. – 2015.– Т. 9. – № 1. – С. 320–326.11.Heath, M.S. Multi-frequency sound production and mixing in graphene / M.S. Heath,D.W. Horsell // Sci. Rep. – 2017. – Т. 7. – № 1. – С. 1363.12.Friedman, J.S. Cascaded spintronic logic with low-dimensional carbon / J.S. Friedman,A.
Girdhar, R.M. Gelfand, G. Memik, H. Mohseni, A. Taflove, B.W. Wessels, J.-P. Leburton,A. V. Sahakian // Nat. Commun. – 2017. – Т. 8. – С. 15635.9713.Cho, S. Gate-tunable graphene spin valve / S. Cho, Y.-F. Chen, M.S. Fuhrer // Appl. Phys. Lett.– 2007. – Т. 91. – № 12. – С. 123105.14.Chen, Z. Graphene nano-ribbon electronics / Z. Chen, Y.-M. Lin, M.J. Rooks, P. Avouris //Phys. E Low-dimensional Syst. Nanostructures. – 2007. – Т.
40. – № 2. – С. 228–232.15.Emtsev, K. V. Interaction, growth, and ordering of epitaxial graphene on SiC{0001} surfaces: Acomparative photoelectron spectroscopy study / K. V. Emtsev, F. Speck, T. Seyller, L. Ley,J.D. Riley // Phys. Rev. B. – 2008. – Т. 77. – № 15. – С. 155303.16.Emtsev, K.V. Towards wafer-size graphene layers by atmospheric pressure graphitization ofsilicon carbide. / K.V. Emtsev, A.
Bostwick, K. Horn, J. Jobst, G.L. Kellogg, L. Ley,J.L. McChesney, T. Ohta, S.A. Reshanov, J. Röhrl, E. Rotenberg, A.K. Schmid, D. Waldmann,H.B. Weber, T. Seyller // Nat. Mater. – 2009. – Т. 8. – № 3. – С. 203–207.17.Shikin, A.M. Induced spin–orbit splitting in graphene: the role of atomic number of theintercalated metal and π –d hybridization / A.M. Shikin, A.G. Rybkin, D. Marchenko,A.A. Rybkina, M.R. Scholz, O. Rader, A. Varykhalov // New J.
Phys. – 2013. – Т. 15. – № 1. –С. 13016.18.Popova, A.A. The role of the covalent interaction in the formation of the electronic structure ofAu- and Cu-intercalated graphene on Ni(111) / A.A. Popova, A.M. Shikin, A.G. Rybkin,D.E. Marchenko, O.Y. Vilkov, a. a. Makarova, a. Y. Varykhalov, O. Rader // Phys. Solid State.– 2011.
– Т. 53. – № 12. – С. 2539–2544.19.Shikin, A.M. Surface intercalation of gold underneath a graphite monolayer on Ni(111) studiedby angle-resolved photoemission and high-resolution electron-energy-loss spectroscopy /A.M. Shikin, G. V. Prudnikova, V.K. Adamchuk, F. Moresco, K.-H. Rieder // Phys. Rev. B. –2000. – Т. 62. – № 19. – С. 13202–13208.20.Dedkov, Y.S. Intercalation of copper underneath a monolayer of graphite on Ni(111) /Y.S. Dedkov, A.M. Shikin, V.K. Adamchuk, S.L.
Molodtsov, C. Laubschat, A. Bauer,G. Kaindl // Phys. Rev. B. – 2001. – Т. 64. – № 3. – С. 35405.21.Varykhalov, A. Electronic and Magnetic Properties of Quasifreestanding Graphene on Ni /A. Varykhalov, J. Sánchez-Barriga, A.M. Shikin, C.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
