공석이 있는 소수층 그래핀에 대한 단층의 G 및 D' 포논의 온도 의존성

초록

sp² 의 육각 네트워크에 대한 결함 -하이브리드화된 탄소 원자는 그래핀 시스템의 고유한 특성에 상당한 영향을 미치는 것으로 입증되었습니다. 이 논문에서 우리는 vacancy uniformity의 결정 하에 이온 C+ 충격에 의해 유도된 결함 있는 단층에서 소수층으로 유도된 결함 있는 단층 그래핀에서 78 ~ 318 K의 저온에서 G 피크 및 D' 밴드의 온도 의존적 라만 스펙트럼에 대한 연구를 제시했습니다. 결함으로 인해 G 피크의 음의 온도 계수가 증가하여 D' 밴드와 거의 동일한 값을 나타냅니다. 그러나 레이어 번호에 따른 G 피크의 주파수와 선폭의 변화는 D' 밴드와 반대입니다. 이는 무질서 유발 라만 산란 과정에서 G 및 D' 포논의 관련 전자-포논 상호작용에서 파생됩니다. 우리의 결과는 그래핀 기반 재료에서 온도 의존 포논의 메커니즘을 이해하고 그래핀 기반 장치의 적용을 위한 결함의 열적 특성에 대한 귀중한 정보를 제공하는 데 도움이 됩니다.

소개

그래핀 기반 재료는 대부분의 연구가 처음에 단층 그래핀(1LG)[3, 4]에 초점을 맞추었기 때문에 흥미로운 특성[3, 4] 때문에 열, 전자 및 광자 소자를 연결하는 유망한 재료였습니다[1, 2]. 유망한 밴드갭 조정 가능성으로 인해 소수층 그래핀(FLG)[5, 6]으로 전송되었습니다[7, 8]. 라만 산란은 그래핀 기반 물질의 포논 특성을 특성화하기 위해 널리 사용되는 기술 중 하나입니다[2, 9]. 온도 종속(T 종속) 라만 스펙트럼을 연구하여 열 전달 특성을 조사할 수 있습니다. Balandin et al. [10]은 먼저 레이저 가열로 G 피크의 이동을 모니터링하여 기계적으로 박리된 1LG의 열전도율을 측정했으며 Ghosh et al. [11] 이후에 동일한 기술을 사용하여 기계적으로 박리된 FLG의 열 전달을 조사했습니다. 많은 실제 응용 분야에서 1LG 및 FLG의 결함은 다른 제조 방법으로 인해 불가피하며 전기적 매개변수를 조정하고 낮은 화학적 활성을 개선하기 위해 완벽한 그래핀 구조의 수정조차도 필요합니다[12, 13]. 결함이 그래핀의 포논 속성에 어떻게 영향을 미치는지 연구하여 열전달 속성에 대한 심층적인 이해를 얻는 것이 필수적입니다. 질소 도핑 및 붕소 도핑 그래핀 층 필름의 경우 T-의존 포논 특성에 대한 보고가 거의 없었음에도[14], 잠재적으로 책임 있는 메커니즘이 페르미 준위와 같이 상대적으로 복잡하기 때문에 메커니즘에 대한 논의는 없었습니다. 전하 불순물, N–C 또는 B–C 결합 길이 변화, 질소 또는 붕소 점 결함 사이의 장거리 상호 작용으로 인한 변화. 지금까지 vacancy가 있는 그래핀에서 T-dependent phonon 속성을 특별히 조사한 보고는 없었다. 그러나 공극[15]은 sp² 를 가진 공유 결합된 탄소 원자의 1원자 두께 시트가 있는 합성 그래핀 재료에서 발생할 가능성이 가장 높은 결함 중 하나입니다. 벌집 모양의 결정 격자에 채워진 혼성화.

깨끗한 그래핀으로 다양한 포논 특성을 명확히 하기 위해 이온 C+ 충격 후 기계적으로 박리된 1LG 및 FLG의 T 종속 라만 측정을 수행했습니다. 이온빔 충격은 그래핀 절단 및 천공을 완료하는 효과적인 방법이었으며[16], 이온 C+ 충격에 의해 탄소 원자의 육각 네트워크에 균일한 빈자리를 도입할 수 있습니다. 가장 중요한 G 피크 외에(∼ 1582 cm⁻¹ ) 고유 그래핀 구조에서 파생, 결함 관련 D' 피크와 같은 G 피크 근처에 몇 가지 추가 대칭 파괴 기능 [17] (~ 1620 cm⁻¹ ) 찾을수있다. 본 논문에서는 78 ~ 318 K의 저온에서 G peak와 D' peak의 T-dependent phonon 특성에 대한 연구를 vacancy가 있는 1LG와 FLG에서 제시하고 결함있는 phonon 효과와 외부 T-피크의 메커니즘을 논의하고자 하였다. 의존적 라만 거동. 우리의 결과는 소자 적용을 위한 그래핀 플레이크의 열적 특성에 대한 감지의 T 종속 정보를 제공하는 데 도움이 됩니다.

자료 및 방법

고배향 열분해 흑연(HOPG)은 89nm SiO₂로 덮인 동일한 Si {100} 기판에서 기계적으로 박리되었습니다. 1LG 및 FLG를 얻으려면 N개의 층을 가진 플레이크를 나타내기 위해 표기법 NLG를 사용했습니다. 레이어 번호(N NLG의 )은 Si 피크(I (Si_G )) SiO₂에서 /Si 기판 위 그래핀 플레이크 및 Si 피크(I (Si₀ )) 베어 SiO₂에서 /Si 기판 [18]. 나의 표준 값 (Si_G )/나 (Si₀ ) SiO₂에 증착된 NLG 플레이크의 경우 /Si 기판은 참고 문헌 [19]의 보충 데이터에 제공되었습니다. N의 그래핀 플레이크 여러 세트를 준비했습니다. 1LG-4LG, 6LG 및 10LG 플레이크 2세트를 결정 및 선택했습니다. 결점이 없는 세트를 대조로 사용하여 한 세트의 샘플(결함 세트라고 함)에 대한 이온 C+ 충격에 의해 의도적으로 결손이 도입되었습니다. 2 × 10¹³ 의 선량 및 운동 에너지를 갖는 LC-4 유형 시스템을 사용하여 수행된 실온에서 샘플 표면에 수직으로 저에너지 C+ 이온 충격 cm⁻² 및 각각 80 keV. 이온 C+ 충격 후 ~ 1350 cm⁻¹ 에서 D 밴드 ~ 1620 cm⁻¹ 에서 D' 피크 NLG 플레이크의 라만 스펙트럼은 그림 1과 같이 나타납니다. 무결함 세트의 라만 스펙트럼도 그림 1에 표시되어 있습니다. a × 100 대물 렌즈(NA =0.90). 이 두 세트는 비교를 용이하게 하기 위해 동일한 두께를 가지고 있습니다. G 피크는 기본적으로 1582 cm⁻¹ 에 머물렀습니다. 이온 C+ 충격 전후에 샘플의 결함이 탄소 벌집 격자의 대칭성을 깨뜨렸을 뿐 G 피크의 주파수를 상향 이동시켜야 하는 명백한 도핑을 일으키지 않았음을 보여주었습니다. 이것은 후속 연구를 더 간단하게 만들었습니다. 2700 cm⁻¹ 주변에 또 다른 주목할만한 스펙트럼 밴드가 있었습니다. 2D 밴드[17]로 지칭되고 D 밴드[17]의 배음인 이온 C+ 충격 전후. 2차원 밴드의 선 모양은 그래핀 층의 수를 1층에서 4층까지 구별하기 위해 널리 사용되어 왔다[20, 21]. 그러나 2D 밴드는 이온 C+ 충격 이후 부드럽고 전체가 되었고, 그래핀 층 수에 대한 의존성은 포논 분산 곡선을 수정하기 위한 격자 변화로 인해 흐려졌습니다.

<사진>

무결함 및 결함 세트에 대한 1LG-4LG, 6LG 및 10LG의 라만 스펙트럼은 1250–2850 cm⁻¹ 범위의 실온에서 측정되었습니다.

이온 C+ 충격에 의해 그래핀 구조에 도입된 공극의 균일성을 조사하기 위해 결함이 없는 세트를 대조로 사용하여 결함 세트에서 샘플의 라만 매핑을 측정했습니다. 라만 매핑은 고유한 SWIFT™ CCD, × 100 대물 렌즈(NA =0.90)가 장착된 HR Evolution 마이크로 라만 시스템을 사용하여 실온에서 후방 산란으로 측정되었습니다. 1800 g/mm 격자는 0.5cm⁻¹ 스펙트럼 해상도. 532 nm의 레이저 여기가 사용되었습니다. 샘플 가열을 피하기 위해 2 mW 미만의 레이저 전력이 사용되었습니다. 매핑 측정은 전동 스테이지를 사용하여 수행되었습니다. xy 최적화된 초점을 찾기 위해 각 포인트의 좌표는 미리 설정되어 있습니다. 매핑 이미지는 각 xy에 대해 구성되었습니다. 10 × 10 등간격의 프로빙 포인트 배열로 샘플 표면에서 100개 포인트를 취하여 좌표를 조정합니다. 모든 경우에 x , y 단계는 0.5 μm였다. 라만 스펙트럼은 1250–2850 cm⁻¹ 범위에서 측정되었습니다. . G 피크 강도의 매핑 I (G) 그래핀 플레이크에 포함된 결함에 대한 기준은 무결함 및 결함 1LG, 2LG 및 3LG에 대해 그림 2에 나와 있습니다. 해당 샘플의 광학현미경 이미지도 그림 2에 나와 있습니다. I (G) G 피크가 모든 쌍의 sp² 에 대한 평면 내 C-C 결합 스트레칭에서 발생하기 때문에 그래핀 시스템의 낮은 결함 농도에서 결함 수[22] 고리와 사슬 모두에 있는 원자. 또한, G 피크는 그래핀 시스템에서 정상적인 1차 라만 산란 과정에서 발생하는 포논이며, 가전자대에서 전도로의 전이와 일치하는 여기 에너지로 인한 공명 과정[2]으로 인해 강도가 향상될 수 있습니다. 밴드. 나의 색 (G) 거의 모든 샘플의 매핑은 기본적으로 전체 시트에 걸쳐 균일하여 그래핀 층의 원자 구조의 균일성을 결정합니다. 나 (G) 결함이 있는 NLG 플레이크에서 공석의 도입으로 인해 결함이 없는 NLG 플레이크보다 낮습니다. 불량 샘플 세트의 모서리에 있는 일부 점의 색상이 약간의 차이를 보이지만 불량 샘플의 지배적인 부분에서 공석의 균일성을 식별할 수 있습니다. 또한 결함은 가장 가까운 결함 사이의 평균 거리(L _D ) [22, 23]. 결함 분포 L을 계산했습니다. _D 이는 D 밴드와 G 밴드 사이의 강도 비율, 즉 I를 기반으로 C+ 폭격된 1LG에서 약 4–6 nm입니다. (D)/나 (G) 잘 알려진 Tuinstra-Koenig 관계 [24]를 사용하여(L의 매핑 _D C+에서 폭격된 1LG는 그림 f1에 추가로 물리적 설명과 함께 표시되었습니다.) I (D)는 결함의 존재로 인해 D 모드가 포논에 해당하기 때문에 결함의 수[23, 25]와도 직접적인 관련이 있습니다. D 기능이 2D 대역과 유사한 FLG[26]에서 복잡할 수 있다는 점을 고려하면 I (D) 1LG, 2LG, 3LG 불량에 대해서는 보충 그림 f2에 나타내었다.

<그림>

나의 매핑 (G) 무결함 및 불량 1LG, 2LG, 3LG 및 해당 샘플의 광학현미경 이미지

위의 준비된 샘플에 대해 1LG-4LG, 6LG 및 10LG 플레이크의 무결함 및 결함 샘플 세트 모두에서 G 대역(G 피크 및 D' 대역 포함) 근처의 T 종속 라만 스펙트럼을 측정했습니다. T 종속 라만 스펙트럼은 고유한 SWIFT™ CCD가 장착된 HR Evolution 마이크로 라만 시스템을 사용하여 후방 산란에서 측정되었습니다. 샘플은 중앙 기둥과 500μm 직경의 구멍이 있는 얇은 구리 디스크로 구성된 자체 제작 샘플 홀더에 장착되었습니다. 측정은 액체 질소(LN₂ ) 온도 컨트롤러가 장착된 냉각 저온 Linkam 스테이지. 프로그래밍 가능한 냉각 단계 THMS600(Linkam Scientific Instruments)은 N₂에서 78 ~ 318 K의 온도 범위를 지원합니다. 가스 환경. Linkam 기기의 온도 안정성은 ± 0.1 K입니다. 홈 밀도가 1800 g/mm인 격자를 사용하여 얻은 스펙트럼 분해능은 0.5 cm⁻¹ 입니다. . 긴 working distance × 50 대물렌즈(NA =0.45)를 사용하여 1 μm 이상의 공간 분해능을 달성했습니다. 모든 스펙트럼은 532nm 레이저로 여기되었습니다. 모든 측정 동안 레이저 출력은 샘플 가열을 방지할 수 있을 만큼 충분히 낮게 유지되었습니다. 20 s의 통합 시간은 우수한 신호 대 잡음비를 보장하기 위해 채택되었습니다. Raman 모드의 T-의존성은 78~318 K 범위에서 측정되었으며 무결함 및 결함 세트에 대해 10 K 간격으로 기록되었습니다.

결과 및 토론

연구는 먼저 G 피크에 관한 것입니다. 그림 3은 무결함 및 결함 세트에 대한 T 종속 G 피크 위치(Pos(G))를 보여줍니다. 1LG의 데이터는 상대적으로 변동이 많으며 다른 계층의 데이터와 거리가 있습니다. 결함이 없는 1LG와 결함이 있는 1LG 모두에서 Pos(G)는 온도가 증가함에 따라 점진적인 하향 이동을 나타내는 것으로 밝혀졌으며, 이는 고유 그래핀에 대한 보고서와 일치하는 선형 관계를 나타냅니다[14, 27, 28]. Pos(G)는 선형 방정식 ω에 적합할 수 있습니다. (T ) =ω0 + χT [29], 여기서 ω 0은 0 켈빈 온도 및 χ에서 진동 대역의 피크 위치입니다. 모드의 1차 온도 계수를 나타냅니다. 무결함 1LG는 - (1.56 ± 0.20) × 10⁻² 의 음의 온도 계수를 나타냅니다. cm⁻¹ /K(그림 3a에서 파란색 점선으로 표시)는 기본적으로 고유 1LG에 대한 이전 보고서와 일치합니다[14, 27, 28]. 불량 1LG의 온도 계수는 − (2.52 ± 0.20) × 10⁻² 입니다. cm⁻¹ /K(그림 3b에서 파란색 점선으로 표시)는 이전의 질소 도핑 또는 붕소 도핑 보고서와 유사하게 결함이 없는 1LG보다 큰 값입니다[14]. 더 많은 레이어를 가진 샘플의 경우 Pos(G)는 1LG보다 상당히 작지만 T 종속 경향은 무결함 세트(그림 3a에서 분홍색 점선으로 표시)와 결함 세트 모두에서 1LG의 경향에 접근하고 있습니다. (그림 3b에서 분홍색 점선으로 표시됨). 일부 이전 보고서에서는 두꺼운 샘플에서 G 피크의 온도 계수가 1LG보다 약간 작다고 제안했지만[27, 28], 우리 데이터는 78에서 318 K의 좁은 범위에서 레이어 수에 둔감함을 보여줍니다. 그러나, 무결함 세트의 Pos(G)는 결함 세트의 Pos(G)보다 크며, 이는 이온 C+ 충격의 결과일 것입니다.

<그림>

a에 대한 1LG-4LG, 6LG 및 10LG의 T 종속 Pos(G) 결함이 없고 b 78–318 K

의 온도 범위에서 결함 세트

라만 선폭은 결정 구조가 변할 때 전자와 포논의 상호 작용을 밝히는 또 다른 중요한 품질입니다. 그림 4는 결함이 없는 세트와 결함이 있는 세트에 대한 G 피크(FWHM(G))의 최대 절반에서 T 종속 전체 폭을 보여줍니다. FWHM(G)은 결함이 없는 세트와 결함이 있는 세트 모두에 대해 온도에 민감하지 않은 것으로 밝혀졌으며, 이는 최근에 보고된 깨끗한 흑연의 T 종속 FWHM(G) 결과와 일치합니다[30]. 다양한 그래핀 샘플에서 T-의존적 FWHM(G)이 논의되었고[14, 31, 32] 약간의 불일치가 있다는 점에 주목하는 것이 흥미롭습니다. 예를 들어, Lin et al. [31]은 지지되지 않은 그래핀의 증가 추세를 관찰했습니다. Kolesov et al. [32]는 다양한 기질, 심지어 Late et al. [14]는 질소 도핑 또는 붕소 도핑 흑연의 경우 약간 양의 또는 둔감한 종속성을 보였다. 그러나 350 K 이하의 저온 범위에서 FWHM(G)은 모든 샘플에서 항상 일정하게 유지되었습니다[14, 31, 32]. 아마도 저온에서 포논 조화와 전자-포논 커플링(EPC)의 기여도가 약하기 때문일 것입니다. 범위 [29, 33]. 또한, 1LG에서 10LG로의 FWHM(G)은 9.2에서 14.6 cm^-1 입니다. 무결함 세트 및 10.9 ~ 16.1 cm⁻¹ 결함 세트에서. 결함이 있는 세트의 FWHM(G) 값은 결함이 없는 세트의 값보다 크며, 이는 이온 C+ 충격의 또 다른 결과입니다.

<그림>

a에 대한 1LG-4LG, 6LG 및 10LG의 T 종속 FWHM(G) 결함이 없고 b 78–318 K

의 온도 범위에서 결함 세트

그런 다음 결함 관련 D' 밴드를 연구했습니다. 그림 5a는 결함 세트에 대한 Pos(D')를 보여줍니다. 온도가 78에서 318 K로 증가하면 Pos(D')는 선형적으로 1620 cm⁻¹ 로 감소합니다. C+에서 약 − (2.37 ± 0.20) × 10⁻² 의 기울기로 1LG를 공격했습니다. cm⁻¹ /K(그림 5a에서 파란색 점선으로 표시됨). Pos(D')는 두꺼운 층에서 더 큰 값으로 이동하지만 1LG와 유사한 T 종속 기울기 접근 방식을 갖습니다(그림 5a에서 분홍색 점선으로 표시됨). FWHM(D')은 그림 5b와 같이 명백한 T 의존성을 나타내지 않습니다. FWHM(D') 범위는 7.6 ~ 14.4 cm⁻¹ 입니다. 1LG에서 10LG로 증가하지만 레이어가 증가함에 따라 감소합니다. D' 밴드는 이온 C+ 충격 후 G 피크와 유사한 온도 계수를 나타내는 것이 분명합니다. 그러나 Pos(D')는 증가하는 반면 Pos(G)는 감소합니다. 동시에 FWHM(D')은 감소하는 반면 FWHM(G)은 그래핀 층이 두꺼워질수록 증가합니다.

<그림>

T 종속 a 위치(D') 및 b 78–318 K

의 온도 범위에서 결함 세트에 대한 1LG-4LG, 6LG 및 10LG의 FWHM(D')

이전 연구를 검토함으로써 우리는 그래핀 시스템의 라만 스펙트럼에 영향을 미치는 몇 가지 요인이 있음을 깨닫게 되었습니다. 첫째, 순수한 그래핀의 T 의존적 라만 연구는 포논 조화와 EPC로 설명되었다[29]. 그러나 라만 스펙트럼은 공석이 있는 샘플에 따라 달라질 수도 있습니다. 결함이 있는 그래핀 샘플의 G 피크의 온도 계수는 결함이 없는 샘플의 온도 계수보다 큰 것으로 나타났습니다. EPC는 Pos(G)의 증가를 유도하는 반면 포논 조화는 온도가 증가할 때 감소하기 때문에 포논 조화의 지배는 G 포논의 연화로 이어져 피크에 대한 음의 온도 계수를 초래합니다[29]. 이온 C+ 충격 후, 격자 변화가 EPC를 수정하여 G 포논을 경화시키는 것이 가능합니다. 따라서 G 피크의 온도 계수는 덜 음이 됩니다. 한편, 무결함 집합의 Pos(G)는 결함 집합의 Pos(G)보다 크며, 이는 공석에 의한 격자 변화로 인한 포논 에너지의 감소를 의미한다[34]. 둘째, 결함 집합의 FWHM(G) 값이 무결함 집합의 값보다 크며, 이는 그래핀의 원자 구조가 공석에 의해 파괴될 때 포논 구속 효과[35]로 인해 포논 수명이 감소함을 의미합니다. . 셋째, FLG는 c축을 따라 1LG의 수를 적층하여 형성되며, FLG의 포논 부조화도와 EPC는 1LG와 밀접한 관련이 있다. FLG에서 G 밴드의 온도 계수는 결함이 없는 샘플과 결함이 있는 샘플 모두에서 1LG에 근접하고 있습니다. 그러나 그들 사이에는 몇 가지 차이점이 있습니다. 1LG의 초박형 특성으로 인해 기판의 영향을 고려해야 합니다. 1LG의 Pos(G)는 무결함 세트와 불량 세트 모두에서 두꺼운 샘플보다 높습니다. Pos(G)는 최대 1588 cm⁻¹ 까지 이동합니다. 결함 없는 1LG 및 ~ 1584 cm⁻¹ Pos(G)가 기본적으로 1582 cm⁻¹ 로 유지되지만 가변 온도 실험에서 300 K에서 결함 있는 1LG에서 실온 측정에서. 가능한 이유는 재료와 기판 사이의 열팽창 계수 불일치입니다[36]. 더 두꺼운 샘플의 Pos(G)는 최대 1582 cm⁻¹ 까지 선형으로 증가합니다. 무결점 세트 및 ~ 1580 cm⁻¹ 이는 300 K의 결함 세트에서 그래핀 층이 두꺼워짐에 따라 기판 효과에 점점 둔감해짐을 의미합니다. 한편, FWHM(G)은 ~ 9.2 cm⁻¹ 까지 상당히 날카로워졌습니다. 결함 없는 1LG 및 ~ 10.9 cm⁻¹ 깨끗한 그래핀의 FWHM(G)이 ~ 13 cm⁻¹ 이지만 가변 온도 실험에서 결함 있는 1LG에서 실온 측정에서. 가능한 이유는 얇은 그래핀 층에 있는 기판의 유전 효과로 인해 전자-정공 쌍으로 포논 붕괴가 차단되기 때문입니다[37]. 마지막으로, D' 포논은 다음과 같은 이유로 결함이 있는 그래핀 재료의 온도 효과를 연구하기 위한 중요한 프로토타입으로 간주될 수 있습니다. (1) 추가 라만 모드는 무질서한 그래핀 샘플에서 관찰될 수 있습니다. ' 모드. 이러한 모드는 결함 자체의 진동 모드에 기인할 수 없지만 샘플에 결함이 있기 때문에 운동량 보존이 깨져 [38] 포논에 해당합니다. 그들의 T 의존적 행동은 결함이 있는 샘플의 격자 변화로 인한 EPC의 기여를 반영할 수 있습니다. (2) G 피크와 D' 모드 사이의 관계는 G와 D' 포논에 관련된 전자-포논 상호작용이 있기 때문에 상호 관련되고 경쟁적입니다. K 포인트 [39]. (3) D 포논은 결함이 있는 그래핀 샘플의 또 다른 전형적인 스펙트럼 특징입니다. 그러나 D 밴드는 동등하지 않은 K 및 K' 지점 주변의 두 원뿔형 전자 밴드 구조를 연결하는 인터 밸리 프로세스로 인해 c축을 따라 그래핀 층이 증가함에 따라 넓고 복잡해집니다[40]. (4) D' 모드의 T 종속 거동을 설명하려면 더 많은 계산이 필요하며 이는 이 작업의 범위를 벗어납니다.

결론

이 논문에서 빈자리는 이온 C+ 충격에 의해 탄소 구조에 균일하게 도입되었으며 I의 라만 매핑이 특징입니다. (G). 결함이 있는 1LG 및 FLG에서 G 피크 및 D' 밴드의 T 종속 포논 속성은 대조로 결함이 없는 샘플을 사용하여 Linkam 저온 유지 장치와 결합된 라만 분광기로 측정되었습니다. 78~318 K의 온도에서 결함은 격자 변화로 인해 G 피크의 음의 온도 계수를 증가시킵니다. 무질서에 대한 라만 서명으로서의 D' 모드는 결함-포논 상호작용에서 G 피크와 상호 연관되고 경쟁적입니다. D' 밴드의 온도 계수는 G 피크와 거의 동일합니다. 그러나 Pos(D')는 FWHM(D')이 G 피크와 달리 레이어가 증가함에 따라 감소함에 따라 동시에 증가합니다. 결론적으로, 이온 C+ 충격에 의한 그래핀 구조의 결함은 포논의 T 의존적 특성의 큰 변화를 유도한다. 따라서 그래핀 시스템의 물리적 특성에 영향을 미칩니다. 6각형 탄소 네트워크에 외부 원자를 도입하는 것은 그래핀 시스템의 고유한 특성을 조정하기 위한 효과적인 도구로 오늘날 뜨거운 주제였습니다. 해당 속성은 앞으로 철저히 조사해야 합니다.

데이터 및 자료의 가용성

그래핀 플레이크는 SiO₂에서 벌크 흑연 결정(2D Semiconductors Inc.)의 미세 기계 절단에 의해 얻어졌습니다. /Si 기판(SiO₂ 포함) 두께는 89 nm입니다. 레이어 번호(N )은 Si 피크(I (Si_G )) SiO₂에서 /Si 기판 위 그래핀 플레이크 및 Si 피크(I (Si₀ )) 베어 SiO₂에서 /Si 기판. 결점이 없는 세트를 대조로 사용하여 한 세트의 샘플(결함 세트라고 함)에 대한 이온 C+ 충격에 의해 의도적으로 결손이 도입되었습니다. 2 × 10¹³ 의 선량 및 운동 에너지를 갖는 LC-4 유형 시스템을 사용하여 수행된 실온에서 샘플 표면에 수직으로 저에너지 C+ 이온 충격 cm⁻² 및 각각 80 keV. 라만 매핑은 고유한 SWIFT™ CCD, × 100 대물 렌즈(NA =0.90)가 장착된 HR Evolution 마이크로 라만 시스템을 사용하여 실온에서 후방 산란으로 측정되었습니다. 1800 g/mm 격자는 0.5cm⁻¹ 스펙트럼 해상도. 532 nm의 레이저 여기가 사용되었습니다. 샘플 가열을 피하기 위해 2 mW 미만의 레이저 전력이 사용되었습니다. 매핑 측정은 전동 스테이지를 사용하여 수행되었습니다. xy 최적화된 초점을 찾기 위해 각 포인트의 좌표는 미리 설정되어 있습니다. 매핑 이미지는 각 xy에 대해 구성되었습니다. 10 × 10 등간격의 프로빙 포인트 배열로 샘플 표면에서 100개 포인트를 취하여 좌표를 조정합니다. 모든 경우에 x , y 단계는 0.5 μm였다. T 종속 라만 스펙트럼은 고유한 SWIFT™ CCD가 장착된 HR Evolution 마이크로 라만 시스템을 사용하여 후방 산란에서 측정되었습니다. 샘플은 중앙 기둥과 500μm 직경의 구멍이 있는 얇은 구리 디스크로 구성된 자체 제작 샘플 홀더에 장착되었습니다. 측정은 액체 질소(LN₂ ) 온도 컨트롤러가 장착된 냉각 저온 Linkam 스테이지. 프로그래밍 가능한 냉각 단계 THMS600(Linkam Scientific Instruments)은 N₂에서 78 ~ 318 K의 온도 범위를 지원합니다. 가스 환경. Linkam 기기의 온도 안정성은 ± 0.1 K입니다. 홈 밀도가 1800 g/mm인 격자를 사용하여 얻은 스펙트럼 분해능은 0.5 cm⁻¹ 입니다. . 긴 working distance × 50 대물렌즈(NA =0.45)를 사용하여 1 μm 이상의 공간 분해능을 달성했습니다. 모든 스펙트럼은 532nm 레이저로 여기되었습니다. 모든 측정 동안 레이저 출력은 샘플 가열을 방지할 수 있을 만큼 충분히 낮게 유지되었습니다. 20 s의 통합 시간은 우수한 신호 대 잡음비를 보장하기 위해 채택되었습니다. Raman 모드의 T-의존성은 78~318 K 범위에서 측정되었으며 무결함 및 결함 세트에 대해 10 K 간격으로 기록되었습니다.

약어

1LG:: 단층 그래핀
FLG:: 소수층 그래핀
T 종속:: 온도 의존
HOPG:: 고배향 열분해 흑연
N :: 레이어 번호
L _D :: 가장 가까운 결함 사이의 평균 거리
LN₂ :: ,액체 질소
위치(G):: G 피크 위치
FWHM(G):: G 피크의 최대 절반에서 전체 너비
EPC:: 전자-음성 결합

다양한 GaN 캡 층 두께를 가진 InGaN/GaN 다중 양자 우물의 광학 특성에 대한 조사 집중 광전지 개념과 이중 광양극을 통합하여 양자점 감응 태양 전지의 전력 변환 효율 향상

나노물질