Caracterização estrutural da interface grafeno/SiC após intercalação de oxigênio

dc.creatorMarcos Vinicius Gonçalves Faria
dc.date.accessioned2022-05-24T12:52:21Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:25:35Z
dc.date.available2022-05-24T12:52:21Z
dc.date.issued2022-03-18
dc.description.abstractThe 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.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.description.sponsorshipINCT – Instituto nacional de ciência e tecnologia (Antigo Instituto do Milênio)
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/41923
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectGrafeno epitaxial
dc.subjectDifração de fotoelétrons
dc.subjectDifração de raios X
dc.subject.otherGrafeno epitaxial
dc.subject.otherIntercalação
dc.subject.otherBicamadas de grafeno
dc.subject.otherInterface grafeno/SiC
dc.subject.otherDifração de fotoelétrons
dc.subject.otherDifração de raios X
dc.titleCaracterização estrutural da interface grafeno/SiC após intercalação de oxigênio
dc.title.alternativeStructural characterization of the graphene/SiC interface after oxygen intercalation
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Edmar Avellar Soares
local.contributor.advisor1Myriano Henriques de Oliveira Junior
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0509626714446949
local.contributor.referee1Roberto Magalhães Paniago
local.contributor.referee1Alexandre Alberto Chaves Cotta
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8164279992349715
local.description.resumoAs 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.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-3115-7487
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física

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