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Rastertunnelmikroskopie und elektrischer Transport in Graphen und Au(111)

Geringer, Viktor - Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (2010)


Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung von morphologischen und elektronischen Eigenschaften von Graphen.

Mittels Rastertunnelmikroskopie wurde eine systematische Studie der Kristallstruktur sowie der morphologischen Struktur von Graphen auf einem Siliziumdioxid-Substrat durchgeführt. Die mikroskopischen Untersuchungen mit atomarer Ortsauflösung zeigen, dass die Oberflächenstruktur von Graphen ein variationsreiches Korrugationsverhalten besitzt. Neben der substratinduzierten langwelligen Korrugation kann Graphen durch eine partielle Entkopplung vom Substrat eine intrinsische kurzwellige Korrugation mit einer präferentiellen Wellenlänge von 15 nm entwickeln. Die starke Deformation der Graphenmembran induziert dabei effektives Vektor- und Skalarpotentiale, die den Ladungstransport in diesem System beeinflussen können. Komplementär dazu wurden elektrische Transportmessungen durchgeführt, um die Effekte einer lithographischen Kontamination auf den Ladungsträgertransport in sauberem Graphen makroskopisch zu studieren. Eine direkte Detektion der elektronischen Streuung konnte in einer energieabhängigen Untersuchung mittels Rastertunnelmikroskopie an einer Graphenstufenkante sowie an punktförmigen Störstellen beobachtet werden. Die gittersymmetriebrechenden Streuer koppeln die elektronischen Zustände von zwei nicht äquivalenten K-Punkten im reziproken Rahmen miteinander und führen so zu einer intensiven Rückstreuung in Graphen. Neben dem Graphen, einem pseudo relativistischen zweidimensionalen elektronischen System, wurde zusätzlich das elektronische Streuverhalten in einem klassischen zweidimensionalen System untersucht. Mittels Rastertunnelspektroskopie konnte ein überraschender Effekt der Elektronenwellenleitung in einem periodischen Potential auf der Au(111)-Oberfläche festgestellt werden. Diese Messungen zeigen, dass Elektronen mit einer zwanzigfach höheren Energie durch das niedrige Streupotential (40 meV) kanalisiert werden können.


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