Fabricação de porta-ajustáveis ​​dispositivos de grafeno para tunelamento estudos de microscopia com Coulomb Impurezas

Han Sae Jung; Hsin-Zon Tsai; Dillon Wong; Chad Germany; Salman Kahn; Youngkyou Kim; Andrew S. Aikawa; Dhruv K. Desai; Griffin F. Rodgers; Aaron J. Bradley; Jairo Velasco Jr.; Kenji Watanabe; Takashi Taniguchi; Feng Wang; Alex Zettl; Michael F. Crommie

doi:10.3791/52711

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Artigo de método

Fabricação de porta-ajustáveis dispositivos de grafeno para tunelamento estudos de microscopia com Coulomb Impurezas

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DOI:

10.3791/52711

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24 de julho de 2015

Han Sae Jung¹^,² , Hsin-Zon Tsai¹ , Dillon Wong¹ , Chad Germany¹ , Salman Kahn¹ , Youngkyou Kim¹^,³ , Andrew S. Aikawa¹ , Dhruv K. Desai¹ , Griffin F. Rodgers¹ , Aaron J. Bradley¹ , Jairo Velasco Jr.¹ , Kenji Watanabe⁴ , Takashi Taniguchi⁴ , Feng Wang¹^,⁵^,⁶ , Alex Zettl¹^,⁵^,⁶ , Michael F. Crommie¹^,⁵^,⁶

¹Department of Physics, University of California at Berkeley, ²Department of Chemistry, University of California at Berkeley, ³Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of California at Berkeley, ⁴National Institute for Materials Science (Japan), ⁵Materials Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, ⁶Kavli Energy NanoSciences Institute, University of California at Berkeley and Lawrence Berkeley National Laboratory

Neste artigo

Resumo

Este artigo detalha o processo de fabricação de um dispositivo de grafeno ajustável em porta, decorado com impurezas de Coulomb para estudos de microscopia de tunelamento de varredura. O mapeamento da estrutura eletrônica espacialmente dependente do grafeno na presença de impurezas carregadas revela o comportamento único de seus portadores de carga relativísticos em resposta a um potencial de Coulomb local.

Resumo

Devido a seus portadores de carga de baixa energia relativistas, a interação entre o grafeno e várias impurezas leva a uma riqueza de nova física e graus de liberdade para controlar dispositivos eletrônicos. Em particular, o comportamento de portadores de carga do grafene em resposta a potenciais impurezas de Coulomb carregadas está previsto que diferem significativamente do da maioria dos materiais. Microscopia de varredura de tunelamento (STM) e espectroscopia de tunelamento (STM) podem fornecer informações detalhadas sobre ambos a dependência espacial e energia de estrutura eletrônica do grafeno na presença de uma impureza cobrado. O projeto de um dispositivo de impureza-grafeno híbrido, fabricados usando deposição controlada de impurezas em uma superfície de grafeno fechado-back, permitiu que vários métodos novos para propriedades eletrônicas do grafeno ajuste controladamente. ^1-8 eletrostática gating permite o controle da densidade de portadores de carga no grafeno ea capacidade de Reversisintonizar bly a taxa ^{de 2} e / ou moleculares ⁵ estados de impureza. Este artigo descreve o processo de fabrico de um dispositivo de grafeno porta-tunable decorado com impurezas Coulomb individuais para MCT / STS estudos combinados. ^2-5 Estes estudos fornecem informações valiosas sobre a física subjacente, bem como indicações para a concepção de dispositivos de grafeno híbridos.

Introdução

O grafeno é um material bidimensional com uma estrutura linear banda única, que dá origem a suas propriedades elétricas, ópticas e mecânicas excepcionais. ^1,9-16 Seus portadores de carga de baixa energia são descritos como relativistas, sem massa férmions de Dirac ^15, cujas comportamento difere significativamente da dos portadores de carga não relativísticas em sistemas tradicionais. ^15-18 deposição controlada de uma variedade de impurezas para grafeno proporciona uma plataforma versátil ainda simples para estudos experimentais da resposta destes portadores de carga relativísticas a uma variedade de perturbações. Investigações de tais....