硼掺杂石墨烯的生长与电子结构
材料科学
2016-11-26 v1
摘要
对石墨烯进行掺杂以调节其电子结构对于其在碳基电子学中的进一步应用至关重要。借鉴经典硅基半导体技术的策略，我们利用在二维石墨烯网络中掺入杂原子作为实现这一目标的直接方法。在此，我们报道了在 Ni(111) 上合成硼掺杂石墨烯的两种方法：一方面是通过三乙基硼烷的化学气相沉积过程，另一方面是通过从体相中偏析硼。通过 X 射线光电子能谱确定了硼的化学环境，并利用角分辨光电子能谱分析了对能带结构的影响。硼掺杂导致石墨烯能带向较低结合能方向移动。该移动取决于掺杂浓度，对于 0.3 ML 的掺杂水平，观察到高达 1.2 eV 的移动。实验结果与密度泛函计算一致。此外，我们的计算表明，硼掺杂导致石墨烯优先吸附在 top-fcc 几何构型中，因为此时石墨烯晶格中的硼原子吸附在衬底的 fcc-空心位点上。与碳相比，硼较小的吸附距离导致石墨烯片在硼原子附近发生弯曲。通过比较 Ni(111) 上掺杂和未掺杂石墨烯的计算以及各自的自由站立情况，我们能够区分掺杂和吸附对石墨烯能带结构的影响。掺杂和与表面的成键均导致石墨烯能带产生相反的移动。
引用
@article{arxiv.1212.0212,
title = {Growth and Electronic Structure of Boron-Doped Graphene},
author = {J. Gebhardt and R. J. Koch and W. Zhao and O. Höfert and K. Gotterbarm and S. Mammadov and C. Papp and A. Görling and H. -P. Steinrück and Th. Seyller},
journal= {arXiv preprint arXiv:1212.0212},
year = {2016}
}