В этой статье подробно описывается процесс изготовления графенового устройства с перестраиваемым затвором, украшенного кулоновскими примесями для исследований сканирующей туннельной микроскопии. Картирование пространственно-зависимой электронной структуры графена в присутствии заряженных примесей раскрывает уникальное поведение его релятивистских носителей заряда в ответ на локальный кулоновский потенциал.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Изготовление ворот-перестраиваемых графена устройств для сканирующей туннельной микроскопии исследований с кулоновских примесей
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Благодаря своим релятивистских носителей заряда с низким уровнем энергии, взаимодействие между графена и различных примесей приводит к богатству новой физики и степеней свободы для управления электронными устройствами. В частности, поведение носителей заряда графена в ответ на потенциалов от заряженных примесей кулоновских, по прогнозам, значительно отличаются от большинства материалов. Сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и сканирующей туннельной спектроскопии (СТС) может предоставить подробную информацию как о пространственной и энергетической зависимости электронной структуры графена в присутствии заряженной примеси. Дизайн гибридного примесей-графен устройства, изготовленных с использованием контролируемого осаждения примесей на задней закрытого поверхности графена, позволило несколько новых методов для электронных свойств контролируемого Тюнинг графена. 1-8 Электростатический стробирования позволяет контролировать плотность носителей заряда в графене и способность REVERSIБлай настроить заряд 2 и / или молекулярные 5 состояний примеси. Эта статья описывает процесс изготовления ворот с перестраиваемой графена устройства украшен отдельных примесей кулоновских для комбинированных СТМ / СТС исследования. 2-5 Эти исследования дают ценные идеи в основную физики, а также указания для проектирования гибридных графеновых устройств.
Введение
Графен представляет собой двумерную материал с уникальной линейной зонной структуры, что приводит к его исключительных электрических, оптических и механических свойств. 1,9-16 Его носители заряда с низким потреблением энергии описываются как релятивистских, безмассовых фермионов Дирака 15, чьи поведение существенно отличается от нерелятивистской носителей заряда в традиционных системах. 15-18 Контролируемые осаждение различных примесей на графене обеспечивает простой, но универсальную платформу для экспериментальных исследований реакции этих релятивистских носителей заряда в диапазоне возмущений. Исследования таких систем показывает, ....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
1. Электрохимический Полировка Cu фольги 22,23
Примечание: Электрохимическое полирование подвергает обнаженной поверхности Cu роста графеновом удалением защитной поверхности покрытия и контролирует плотность семян роста.
- Готовят раствор электрохимической полировки путем смешивания 100 мл сверхчистой воды, 50 мл этанола, 50 мл фосфорной кислоты, 10 мл изопропанола и 1 г мочевины.
- Вырезать Cu фольгу на несколько см 3 на 3 см пленки. Примечание: В каждом из фольги служит либо в качестве анода или катода.
- Установите анодный / катод, закрепляя фольгу Cu вертикально с держателем и подключения его к соот....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
На фиг.1 показана схема задней закрытого графеновом устройства. Провод-склеивания Au / Ti контакт в СВВ образец пластина оснований графена электрически, в то время как провод-склеивание Si основная к электроду, который подключается к внешней цепи обратные ворота устройств. По-обратно стробирования устройство, заряд состояние примеси кулоновского на данном образце смещения (который управляется с помощью СТМ) могут быть настроены в другое состояние заряда. 2-4
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Для СТМ характеристики, критические цели изготовления графена устройства включают в себя: 1) растет монослоя графена с минимальным количеством дефектов, 2) получение большой, чистый, однородный, и непрерывную поверхность графена, 3) монтаж графена устройство с высоким сопротивлением между графен и ворота (то есть, нет "утечки ворота"), и 4) нанесение отдельных примесей Кулона.
Первая цель регулируется в процессе CVD, в течение которого графен растет на фольге Cu. Хотя суще.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторам нечего раскрывать.
Благодарности
Наше исследование было поддержано директором Управления науки, Управление основной энергии наук департамента США программы sp2 энергии в соответствии с контрактом нет. DE-AC02-05CH11231 (разработка приборов СТМ и интеграция устройства); не Управление военно-морских исследований (характеристика устройства), и NSF награду нет. CMMI-1235361 (DI / DV томография). Данные СТМ были проанализированы и визуализируется с помощью WSxM программного обеспечения. 33 DW и AJB были поддержаны министерством обороны (DoD) через Национальный научный и инженерно обороны Высшее общество (NDSEG) Программы, 32 CFR 168а.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Медная фольга | Alfa Aesar | CAS # 7440-50-8 Лот # F22X029 Артикул # 13382 | 99.8% Cu |
| Scotch Magic Tape | Scotch® | Н/Д | для отшелушивания hBN |
| PMMA | Micro Chem | M23004 0500L 1GL | A4 |
| FeCl3 стойкая ложка | Bel-Art ScienceWare | 367300015 | двусторонняя химическая ложка с покрытием из ПТФЭ, длина 15 см FeCl |
| 3 (aq) | Ricca Chemical | 3127-16 | 40% w/v |
| SiO2/Si(100) Chip | NOVA Electric Материалы | HS39626-OX | n/a |
| h-BN | K. Watanabe and T. Taniguchi Group | Связаться с группой | гексагональные японские BN (JBN) |
| Au(111) | Agilent Technologies | N9805B-FG | Au(111) эпитаксиально выращенные на слюде |
| Sapphire | Precision Ferrites & Компания Ceramic, Inc. | Связаться с поставщиком | P/N Sapphire Chips 0.22 x 0.125 x 0.015" |
| Ca источник | Trace Sciences International Corp. | AS-3-CA-5-S | н/д |
| Cu(100) | Принстон Научный | контакт поставщик | Cu(100) монокристалл |
| Метан | Praxair, Inc. | ME 5.0RS-K | Прекурсор роста графена газ |
| Hydrogen | Praxair, Inc. | HY 6.0RS-K | Прекурсор роста графена газ |
Ссылки
- Novoselov, K. S., et al. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science. 306 (5696), 666-669 (2004).
- Brar, V. W., et al. Gate-controlled ionization and screening of cobalt adatoms on a graphene surface. Nat. Phys. 7 (1), 43-47 (....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
