Модификация электронной структуры слоев графена на β-SiC(001) молекулами феназинового красителя нейтральный красный

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Слои графена на полупроводниковых подложках, модифицированные с помощью ковалентной или нековалентной химической функционализации, могут быть использованы для создания гибридных структур, сочетающих физические свойства графена и органических соединений. В статье представлены результаты исследований атомной и электронной структуры ультратонких пленок графена на пластинах β-SiC/Si(001), модифицированных молекулами феназинового красителя Нейтральный красный. Сплошное покрытие графена толщиной несколько атомных слоев синтезировали на пластинах β-SiC/Si(001) в сверхвысоком вакууме при высоких температурах. Химическая модификация графена осуществлена в растворе диазониевой соли красителя Нейтральный красный под воздействием белого света. Данные сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии демонстрируют формирование композитной феназино-графеновой структуры с большой запрещенной зоной на всей поверхности образца. Молекулы могут быть ориентированы параллельно и перпендикулярно слоям графена, формируя на небольших участках поверхности локально-упорядоченные структуры с прямоугольной и косоугольной ячейкой. Электронный спектр и величина запрещенной зоны на различных участках поверхности зависят от локальной атомной структуры и ориентации молекул красителя относительно слоев графена. Согласно теоретическим расчетам, выполненным с использованием теории функционала плотности, локальные изменения электронной структуры молекул феназинового красителя и величины запрещенной зоны могут быть связаны с деформацией (сжатием или растяжением) молекул, обусловленной их взаимодействием с верхним слоем графенового покрытия.

Об авторах

А. Н. Чайка

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: chaika@issp.ac.ru
Россия, 142432, Черноголовка

И. М. Аристова

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН

Email: chaika@issp.ac.ru
Россия, 142432, Черноголовка

Список литературы

  1. Wallace P.R. // Phys. Rev. 1947. V. 71. P. 622. https://www.doi.org/10.1103/PhysRev.71.622
  2. Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V, Jiang D., Zhang Y., Dubonos S.V., Grigorieva I.V., Firsov A.A. // Science. 2004. V. 306. P. 666. https://www.doi.org/10.1126/science.1102896
  3. Aristov V.Yu., Urbanik G., Kummer K., Vyalikh D.V., Molodtsova O.V., Preobrajenski A.B., Hess C., Büchner B., Vobornik I., Fujii J., Panaccione G., Ossipyan Yu.A., Knupfer M. // Nano Lett. 2010. V. 10. P. 992. https://www.doi.org/10.1021/nl904115h
  4. Chaika A.N., Molodtsova O.V., Zakharov A.A., Marchenko D., Sánchez-Barriga J., Varykhalov A., Shvets I.V., Aristov V.Y. // Nano Res. 2013. V. 6. P. 562. https://www.doi.org/10.1007/s12274-013-0331-9
  5. Chaika A.N., Molodtsova O.V, Zakharov A.A., Marchenko D., Sánchez-Barriga J., Varykhalov A., Babenkov S.V., Portail M., Zielinski M., Murphy B.E., Krasnikov S.A., Lübben O., Shvets I.V., Aristov V.Y. // Nanotechnology. 2014. V. 25. P. 135605. https://www.doi.org/10.1088/0957-4484/25/13/135605
  6. Chaika A.N., Aristov V.Y., Molodtsova O.V. // Prog. Mater. Sci. 2017. V. 89. P. 1. https://www.doi.org/10.1016/j.pmatsci.2017.04.010
  7. Wu H.-C., Chaika A.N., Huang T.-W., Syrlybekov A., Abid M., Aristov V.Y., Molodtsova O.V., Babenkov S.V., Marchenko D., Sánchez-Barriga J., Mandal P.S., Varykhalov, A.Y., Niu Y., Murphy B.E., Krasnikov S.A., Lübben O., Wang J.J., Liu H., Yang L., Zhang H., Abid M., Janabi Y.T., Molotkov S.N., Chang C.-R., Shvets I. // ACS Nano. 2015. V. 9. P. 8967. https://www.doi.org/10.1021/acsnano.5b02877
  8. Wu H.-C., Chaika A.N., Hsu M.-C., Huang T.-W., Abid M., Abid M., Aristov V.Y., Molodtsova O.V., Babenkov S.V., Niu Y., Murphy B.E., Krasnikov S.A., Lübben O., Liu H., Chun B.S., Janabi Y.T., Molotkov S.N., Shvets I.V., Lichtenstein A.I., Katsnelson M.I., Chang C.-R. // Nat. Commun. 2017. V. 8. P. 14453. https://www.doi.org/10.1038/ncomms14453
  9. Aristov V.Yu., Chaika A.N., Molodtsova O.V., Babenkov S.V., Locatelli A., Mentes T.O., Sala A., Potorochin D., Marchenko D., Murphy B., Walls B., Zhussupbekov K., Shvets I.V. // ACS Nano. 2019. V. 13. P. 526. https://www.doi.org/10.1021/acsnano.8b07237
  10. Ouerghi A., Ridene M., Balan A., Belkhou R., Barbier A., Gogneau N., Portail M., Michon A., Latil S., Jegou P., Shukla A. // Phys. Rev. B. 2011. V. 83. P. 205429. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.83.205429
  11. Gogneau N., Balan A., Ridene M., Shukla A., Ouerghi A. // Surf. Sci. 2012. V. 606. P. 217. https://www.doi.org/10.1016/j.susc.2011.09.021
  12. Ouerghi A., Balan A., Castelli C., Picher M., Belkhou R., Eddrief M., Silly M.G., Marangolo M., Shukla A., Sirotti F. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 101. P. 021603. https://www.doi.org/10.1063/1.4734396
  13. Abe S., Handa H., Takahashi R., Imaizumi K., Fukidome H., Suemitsu M. // J. Appl. Phys. 2011. V. 50. P. 070102. https://www.doi.org/10.1143/JJAP.50.070102
  14. Velez-Fort E., Silly M.G., Belkhou R., Shukla A., Sirotti F., Ouerghi A. // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 103. P. 083101. https://www.doi.org/10.1063/1.4818547
  15. Gogneau N., Ben GouiderTrabelsi A., G. Silly M., Ridene M., Portail M., Michon A., Oueslati M., Belkhou R., Sirotti F., Ouerghi A. // Nanotechnol. Sci. Appl. 2014. V. 7. P. 85. https://www.doi.org/10.2147/NSA.S60324
  16. Hens P., Zakharov A.A., Iakimov T., Syväjärvi M., Yakimova R. // Carbon. 2014. V. 80. P. 823. https://www.doi.org/10.1016/j.carbon.2014.09.041
  17. Suemitsu M., Jiao S., Fukidome H., Tateno Y., Makabe I., Nakabayashi T. // J. Phys. D.: Appl. Phys. 2014. V. 47. P. 094016. https://www.doi.org/10.1088/0022-3727/47/9/094016
  18. Zhou S.Y., Gweon G.-H., Fedorov A., First d. P.N., De Heer W., Lee D.-H., Guinea F., Neto A.C., Lanzara A. // Nat. Mater. 2007. V. 6. P. 770. https://www.doi.org/10.1038/nmat2003
  19. Xia F., Farmer D.B., Lin Y.-m., Avouris P. // Nano Lett. 2010. V. 10. P. 715. https://www.doi.org/10.1021/nl9039636
  20. Choi J., Kim K.J., Kim B., Lee H., Kim S. // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. P. 9433. https://www.doi.org/10.1021/jp9010444
  21. Niyogi S., Bekyarova E., Itkis M.E., Zhang H., Shepperd K., Hicks J., Sprinkle M., Berger C., Lau C.N., de Heer W.A, Conrad E.H., Haddon R.C. // Nano Lett. 2010. V. 10. P. 4061. https://www.doi.org/10.1021/nl1021128
  22. Georgakilas V., Otyepka M., Bourlinos A.B., Chandra V., Kim N., Kemp K.C., Hobza P., Zboril R., Kim K.S. // Chem. Rev. 2012. V. 112. P. 6156. https://www.doi.org/10.1021/cr3000412
  23. Martin D.P., Tariq A., Richards B.D.O., Jose G., Krasnikov S.A., Kulak A., Sergeeva N.N. // Chem. Commun. 2017. V. 53. P. 10715. https://www.doi.org/10.1039/C7CC05158A
  24. Sergeeva N.N., Chaika A.N., Walls B., Murphy B.E., Walshe K., Martin D.P., Richards B.D.O., Jose G., Fleischer K., Aristov V.Y., Molodtsova O.V., Shvets I.V., Krasnikov S.A. // Nanotechnology. 2018. V. 29. P. 275705. https://www.doi.org/10.1088/1361-6528/aabf11.
  25. Potorochin D.V., Chaika A.N., Molodtsova O.V., Aristov V.Yu., Marchenko D.E., Smirnov D.A., Makarova A.A., Walls B., Zhussupbekov K., Walshe K., Shvets I.V., Ciobanu A.S., Rabchinskii M.K., Ulin N.V., Baidakova M.V., Brunkov P.N., Molodtsov S.L. // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 585. P. 152542. https://www.doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152542
  26. Cardona P.-J., Soto C., Martin C., Giquel B., Agusti G., Guirado E., Sirakova T., Kolattukudy P., Julian E., Luquin M. // Microbes Infect. 2006. V. 8. P. 183. https://www.doi.org/10.1016/j.micinf.2005.06.011
  27. Wang Y.T., Zhao F.L., Li K.A., Tong S.Y. // Analytica Chimica Acta. 1999. V. 396 P. 75. https://www.doi.org/10.1016/S0003-2670(99)00365-7
  28. LaManna J.C., McCracken K.A. // Anal. Biochem. 1984. V. 142. P. 117. https://www.doi.org/10.1016/0003-2697(84)90525-6
  29. Fautz R., Husein B., Hechenberger C. // Mutat. Res. 1991. V. 253. P. 173. https://www.doi.org/10.1016/0165-1161(91)90130-Z
  30. Fischer B.B., Krieger-Liszkay A., Eggen R.I. // Environ. Sci. Technol. 2004. V. 38. P. 6307. https://www.doi.org/10.1021/es049673y
  31. Fischer B.B., Krieger-Liszkay A., Eggen R.I. // Plant Sci. 2005. V. 168. P. 747. https://www.doi.org/10.1016/j.plantsci.2004.10.008
  32. Goicoechea J., Zamarreño C.R., Matias I., Arregui F. // Sensors and Actuators B: Chemical. 2008. V. 132. P. 305. https://www.doi.org/10.1016/j.snb.2008.01.056
  33. Bauldreay J., Archer M. // Electrochimica Acta. 1983. V. 28. P. 1515. https://www.doi.org/10.1016/0013-4686(83)85210-4
  34. Jana A.K., Bhowmik B.B. // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 1999. V. 122. P. 53. https://www.doi.org/10.1016/S1010-6030(98)00467-5
  35. Jana A.K. // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2000. V. 132. P. 1. https://www.doi.org/10.1016/S1010-6030(99)00251-8
  36. Giannozzi P., Andreussi O., Brumme T., Bunau O., Buongiorno Nardelli M., Calandra M., Car R., Cavazzoni C., Ceresoli D., Cococcioni M., Colonna N., Carnimeo I., Dal Corso A., de Gironcoli S., Delugas P., DiStasio R.A., Ferretti A., Floris A., Fratesi G., Fugallo G., Gebauer R., Gerstmann U., Giustino F., Gorni T., Jia J., Kawamura M., Ko H.-Y., Kokalj A., Küçükbenli E., Lazzeri M., Marsili M., Marzari N., Mauri F., Nguyen N.L., Nguyen H.-V., Otero-de-la-Roza A., Paulatto L., Poncé S., Rocca D., Sabatini R., Santra B., Schlipf M., Seitsonen A.P., Smogunov A., Timrov I., Thonhauser T., Umari P., Vast N., Wu X., Baroni S. // J. Phys.: Condens. Matter. 2017. V. 29. P. 465901. https://www.doi.org/10.1088/1361-648X/aa8f79
  37. Perdew J.P., Zunger A. // Phys. Rev. B. 1981. V. 23. P. 5048. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.23.5048
  38. Liu G., Gan Y., Quhe R., Lu P. // Chem. Phys. Lett. 2018. V. 709. P. 65. https://www.doi.org/10.1016/j.cplett.2018.08.029
  39. Horcas I., Fernández R., Gómez-Rodríguez J.M., Colchero J., Gómez-Herrero J., Baró A.M. // Rev. Sci. Instrum. 2007. V. 78. P. 013705. https://www.doi.org/10.1063/1.2432410

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (1MB)
Метаданные
3.

Скачать (368KB)
Метаданные
4.

Скачать (1MB)
Метаданные
5.

Скачать (763KB)
Метаданные

© А.Н. Чайка, И.М. Аристова, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах