hrvatski

Elektronska struktura grafena na površini Ir(111) i koadsorpcija alkalija

Grafen, dvodimenzionalni sloj atoma ugljika raspoređenih u obliku pčelinjeg saća, je kandidat za novu generaciju elektroničkih uređaja nanometarskih veličina. Interakcija grafena s metalnim površinama je jedan od od najznačajnijih problema koje treba istražiti za ostvarenje takvih primjena. Na površini Ir(111) je moguće dobiti sloj grafena s gotovo savršenom orijentacijom i strukturnom kvalitetom na makroskopskim skalama, što potvrđuju mjerenja tunelirajućom mikroskopijom (STM) i elektronskom difrakcijom (LEED). Fotoemisijska spektroskopija (ARPES) pokazuje da je elektronska struktura grafena na Ir(111) vrlo slična strukturi slobodnostojećeg grafena, ali mala razlika u periodičnosti grafena i iridijeve površine dovodi do moiré strukture u STM slikama i do “replika” Diracovih fermiona oko svake K-točke dvodimenzionalne Brillouinove zone. Ab-initio proračun elektronske strukture grafena na Ir(111) metodom funkcionala gustoće (DFT) je numerički zahtjevno, jer postojanje moiré strukture zahtijeva veliku superčeliju od nekoliko stotina atoma. Moguće je umjesto toga površinu Ir(111) opisati stisnutom strukturom koja ima istu periodičnost kao grafen, što daje dobre kvalitativne rezultate za strukturu, jakost interakcije grafena i iridija i za elektronske vrpce. Takav račun objašnjava prirodu interakcije, koja je pretežno van der Waals karaktera, s malom ali važnom komponentom kemijske veze. Kod dopiranja atomima alkalija oni interkaliraju izmedu iridija i grafena, do maksimalne koncentracije koja ovisi o veličini atoma. Tako se smatra da litij tvori 1x1 međusloj a znatno veći cezij 2x2 međusloj. Naši računi za dopirane sisteme se dobro slažu s mjerenim ARPES spektrima. Interkalirani atomi alkalija su jako pozitivno nabijeni, a grafen je n-dopiran pa je Diracova točka preko 1 eV ispod Fermijevog nivoa. Površinsko stanje na Ir(111), koje na čistoj površini postoji oko K-točke neposredno ispod Fermijevog nivoa, pod utjecajem jakih polja se spušta znatno ispod Fermijevog nivoa i jasno je vidljivo u ARPES spektrima.

grafen; Ir(111) površina; alkalije; koadsorpcija

nije evidentirano