Интеркалирование графена на карбиде кремния кобальтом
Гребенюк Г.С.1, Лобанова Е.Ю.2, Смирнов Д.А.3, Елисеев И.А.1, Зубов А.В.2, Смирнов А.Н.1, Лебедев С.П.1, Давыдов В.Ю.1, Лебедев А.А.1, Пронин И.И.1,2
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
3Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Email: Igor.Pronin@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 13 марта 2019 г.
Выставление онлайн: 19 июня 2019 г.
Исследован процесс интеркалирования кобальтом однослойного графена, выращенного на политипе 4H-SiC(0001). Эксперименты проведены in situ в условиях сверхвысокого вакуума методами фотоэлектронной спектроскопии высокого энергетического разрешения с использованием синхротронного излучения и дифракции медленных электронов. Номинальные толщины наносимых слоев кобальта варьировались в диапазоне 0.2-5 nm, а температура образцов - от комнатной до 800oC. Показано, что отжиг пленок Со, напыленных на графен при комнатной температуре, в отличие от пленок Fe, не приводит к интеркалированию графена кобальтом. Формирование интеркаляционной системы графен-кобальт-SiC обнаружено при нанесении атомов Со на образцы, нагретые до температур выше ~400oC. Этим способом под графеном сформированы пленки кобальта толщиной до 2 nm и показано, что они намагничиваются вдоль поверхности при толщинах более 1.3 nm. Обнаружено, что интеркалирование графена кобальтом сопровождается химическим взаимодействием атомов Со с карбидом кремния, приводящим к синтезу силицидов кобальта. При температурах более 500oC рост пленок кобальта под графеном лимитируется диффузией атомов Со в объем карбида кремния. Ключевые слова: графен на карбиде кремния, кобальт, интеркаляция, ферромагнитные пленки, фотоэлектронная спектроскопия.
- K.V. Emtsev, A. Bostwick, K. Horn, J. Jobst, G.L. Kellogg, L. Ley, J.L. Mc Chesney, T. Ohta, S. A. Reshanov, J. Rohrl, E. Rotenberg, A.K. Schmid, D. Waldmann, H.B. Weber, T. Seyller. Nature Mater. 8, 203 (2009)
- G.R. Yazdi, T. Iakimov, R. Yakimova. Crystals 6, 53 (2016)
- C. Riedl, C. Coletti, T. Iwasaki, A.A. Zakharov, U. Starke. Phys. Rev. Lett. 103, 246804 (2009)
- I. Gierz, T. Suzuki, R.T. Weitz, D.S. Lee, B. Krauss, C. Riedl, U. Starke, H. Hochst, J.H. Smet, C.R. Ast, K. Kern. Phys. Rev. B 81, 235408 (2010)
- K. Li, X. Feng, W. Zhang, Y. Ou, L. Chen, K. He, L. Wang, L. Guo, G. Liu, Q. Xue, X. Ma. Appl. Phys. Lett. 103, 062601 (2013)
- M. Weser, Y. Rehder, K. Horn, M. Sicot, M. Fonin, A.B. Preobrajenski, E. Voloshina, E. Goering, Y.S. Dedkov. Appl. Phys. Lett. 96, 012504 (2010)
- R. Decker, J. Brede, N. Atodiresei, V. Caciuc, S. Blugel, R. Wiesendanger. Phys. Rev. B 87, 041403 (2013)
- A.D. Vu, J. Coraux, G. Chen, A.T. N'Diaye, A.K. Schmid, N. Rougemaille. Sci. Rep. 6, 24783 (2016)
- H. Yang, A.D. Vu, A. Hallal, N. Rougemaille, J. Coraux, G. Chen, A.K. Schmid, M. Chshiev. Nano Lett. 16, 145 (2016)
- H. Yang, A. Cotta, A.T. N`Diaye, S.A. Nikolaev, E.A. Soares, W.A.A. Macedo, K. Liu, A.K. Schmid, A. Fert, M. Chshiev. Nature Mater. 17, 605 (2018)
- W. Han, R.K. Kawakami, M. Gmitra, J. Fabian. Nature Nanotechnol. 9, 794 (2014)
- E.A. Soares, G.J.P. Abreu, S.S. Carara, R. Paniago, V.E. de Carvalho, H. Chacham. Phys. Rev. B 88, 165410 (2013)
- H. Vita, S. Bottcher, P. Leicht, K. Horn, A.B. Shick, F. Maca. Phys. Rev. B 90, 165432 (2014)
- D. Pacile, S. Lisi, I. Di Bernardo, M. Papagno, L. Ferrari, M. Pisarra, M. Caputo, S.K. Mahatha, P.M. Sheverdyaeva, P. Moras, P. Lacovig, S. Lizzit, A. Baraldi, M.G. Betti, C. Carbone. Phys. Rev. B 90, 195446 (2014)
- M. Cattelan, G. W. Peng, E. Cavaliere, L. Artiglia, A. Barinov, L.T. Roling, M. Favaro, I. Piv s, S. Nappini, E. Magnano, F. Bondino, L. Gavioli, S. Agnoli, M. Mavrikakis, G. Granozzi. Nanoscale 7, 2450 (2015)
- R. Friedrich, V. Caciuc, N. Atodiresei, S. Bluegel. Phys. Rev. B 93, 220406(R) (2016)
- G.S. Grebenyuk, O.Yu. Vilkov, A.G. Rybkin, M.V. Gomoyunova, B.V. Senkovskiy, D.Yu. Usachov, D.V. Vyalikh, S.L. Molodtsov, I.I. Pronin. Appl. Surf. Sci. 392, 715 (2017)
- М.В. Гомоюнова, Г.С. Гребенюк, Д.А. Смирнов, И.И. Пронин. ФТТ 59, 2027 (2017)
- G.S. Grebenyuk, S.M. Dunaevsky, E.Yu. Lobanova, D.A. Smirnov, I.I. Pronin. Appl. Surf. Sci. 470, 840 (2019)
- S.J. Sung, J.W. Yang, P.R. Lee, J.G. Kim, M.T. Ryu, H.M. Park, G. Lee, C.C. Hwang, K.S. Kim, J.S. Kim, J.W. Chung. Nanoscale 6, 382 (2014)
- K. Shen, H. Sun, J. Hu, J. Hu, Z. Liang, H. Li, Z. Zhu, Y. Huang, L. Kong, Y. Wang, Z. Jiang, H. Huang, J.W. Wells, F. Song. J. Phys. Chem. C 122, 37, 21484 (2018)
- М.В. Гомоюнова, Г.С. Гребенюк, В.Ю. Давыдов, И.А. Ермаков, И.А. Елисеев, А.А. Лебедев, С.П. Лебедев, Е.Ю. Лобанова, А.Н. Смирнов, Д.А. Смирнов, И.И. Пронин. ФТТ 60, 1423 (2018)
- W. Chen, K.P. Loh. Appl. Phys. Lett. 84, 281 (2004)
- L.H. de Lima, R. Landers, A. de Siervo. Chem. Mater. 26, 14, 4172 (2014)
- Y. Zhang, H. Zhang, Y. Cai, J. Song, P. He. Nanotechn. 28 075701 (2017)
- R. Honig, P. Roese, K. Shamout, T. Ohkochi, U. Berges, C. Westphal. Nanotechn. 30, 025702 (2019)
- В.Ю. Давыдов, Д.Ю. Усачёв, С.П. Лебедев, А.Н. Смирнов, В.С. Левицкий, И.А. Елисеев, П.А. Алексеев, М.С. Дунаевский, О.Ю. Вилков, А.Г. Рыбкин, А.А. Лебедев. ФТП 51, 1116 (2017)
- C. Riedl, C. Coletti, U. Starke. J. Phys. D 43, 374009 (2010)
- K.V. Emtsev, F. Speck, T. Seyller, L. Ley. Phys. Rev. B 77, 155303 (2009)
- A.C. Ferrari, D.M. Basko. Nature Nanotech. 8, 235 (2013)
- L.G. Can cado, M.G. da Silva, E.H. Martins Ferreira, F. Hof, K. Kampioti, K. Huang, A. Penicaud, C.A. Achete, R.B. Capaz, A. Jorio. 2D Mater. 4, 025039 (2017)
- A. Eckmann, A. Felten, A. Mishchenko, L. Britnell, R. Krupke, K.S. Novoselov, C. Casiraghi. Nano Lett. 12, 8, 3925 (2012)
- L.G. Can cado, K. Takai, T. Enoki, M. Endo, Y.A. Kim, H. Mizusaki, A. Jorio, L.N. Coelho, R. Magalhaes-Paniago, M.A. Pimenta. Appl. Phys. Lett. 88, 16, 163106 (2006)
- F. Ding, H. Ji, Y. Chen, A. Herklotz, K. Dorr, Y. Mei, A. Rastelli, O.G. Schmidt. Nano Lett. 10, 3453 (2010)
- A.C. Ferrari, J.C. Meyer, V. Scardaci, C. Casiraghi, M. Lazzeri, F. Mauri, S. Piscanec, D. Jiang, K.S. Novoselov, S. Roth, A.K. Geim. Phys. Rev. Lett. 97, 187401 (2006)
- M.M. Lucchese, F. Stavale, E.H. Martins Ferreira, C. Vilani, M.V.O. Moutinho, R.B. Capaz, C.A. Achete, A. Jorio. Carbon 48, 1592 (2010)
- Ch. Roth, F.U. Hillebrecht, H.B. Rose, E. Kisker. Phys. Rev. Lett. 70, 3479 (1993)
- F. Sirotti, G. Rossi. Phys. Rev. B 49, 15682 (1994)
- N. Janke-Gilman, M. Hochstrasser, R.F. Willis. Phys. Rev. B 70, 184439 (2004)
- I.I. Pronin, M.V. Gomoyunova, D.E. Malygin, D.V. Vyalikh, Yu.S. Dedkov, S.L. Molodtsov. J. Appl. Phys. 104, 104914 (2008)
- J.-W. Lee, J.-R. Jeong, S.-C. Shin, J. Kim, S.-K. Kim. Phys. Rev. B 66, 172409 (2002)
- И.И. Пронин, М.В. Гомоюнова, С.М. Соловьев, О.Ю. Вилков, Д.В. Вялых. ФТТ 53, 573 (2011)
- F. Sirotti, G. Rossi. Phys. Rev. B 49, 15682 (1994).
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.