Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/41923
Type: Dissertação
Title: Caracterização estrutural da interface grafeno/SiC após intercalação de oxigênio
Other Titles: Structural characterization of the graphene/SiC interface after oxygen intercalation
Authors: Marcos Vinicius Gonçalves Faria
First Advisor: Myriano Henriques de Oliveira Junior
First Co-advisor: Edmar Avellar Soares
First Referee: Roberto Magalhães Paniago
Second Referee: Alexandre Alberto Chaves Cotta
Abstract: As propriedades eletrônicas e estruturais dos materiais de baixa dimensionalidade, como o grafeno, estão altamente relacionadas às características da interface entre eles e o substrato onde se encontram. Neste trabalho estudamos a estrutura da interface formada entre bicamadas de grafeno epitaxial e o substrato de carbeto de silício (SiC) após a intercalação de oxigênio no sistema grafeno/SiC. Este processo de intercalação converte a buffer-layer em uma camada de grafeno e, com isso, gera uma bicamada de grafeno AB de alta qualidade estrutural desacoplada do substrato oxidado. No entanto, resultados já publicados indicam que a mobilidade eletrônica do sistema diminui de valores tipicamente da ordem de 3000 cm²/Vs para apenas 700 cm²/Vs após o processo de intercalação. Cálculos teóricos de DFT, realizados em um trabalho anterior, mostraram que defeitos na interface oxidada geram uma densidade de estados elevada próximo ao nível de Fermi, sendo estes os responsáveis pela redução na mobilidade eletrônica. Utilizamos duas técnicas de caracterização estrutural (difração de raios X e difração de fotoelétrons) para compreender em detalhes a estrutura formada na interface. Os resultados obtidos indicam que uma alta porcentagem da interface é amorfa e apresenta defeitos como substituições locais de oxigênios por carbonos na região do óxido ou de carbonos por oxigênios na superfície do SiC. Essas substituições geram oxicarbetos de silício (SiOXCY) na interface, e são essas as estruturas responsáveis pela alta densidade de estados próximo ao nível de Fermi e consequentemente a baixa mobilidade eletrônica do sistema.
Abstract: The electronic and structural properties of low-dimensional materials, such as graphene, are highly related to the characteristics of the interface between them and the substrate where they are found. In this work we study the structure of the interface formed between epitaxial graphene bilayers and the silicon carbide (SiC) substrate after oxygen intercalation in the graphene/SiC system. This intercalation process converts the buffer-layer into a graphene layer and thereby generates an AB graphene bilayer with high structural quality decoupled from the oxidized substrate. However, already published results indicate that the electronic mobility of the system decreases from values typically around 3000 cm²/Vs to only 700 cm²/Vs after the intercalation process. Theoretical DFT calculations, performed in a previous work, showed that defects at the oxidized interface generate a high density of states near to the Fermi level, which are responsible for the reduction of electronic mobility. We used two structural characterization techniques (x-ray diffraction and photoelectron diffraction) to understand in detail the structure formed at the interface. The results obtained indicate that a high percentage of the interface is amorphous and presents defects such as local substitutions of oxygen atoms by carbon atoms at the oxide region or of carbon atoms by oxygen atoms at the surface of SiC. These substitutions generate silicon oxycarbides (SiOxCy) at the interface, and these are the structures responsible for the high density of states near to the Fermi level and consequently the low electronic mobility of the system.
Subject: Grafeno epitaxial
Difração de fotoelétrons
Difração de raios X
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/41923
Issue Date: 18-Mar-2022
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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