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Untersuchung kristallographisch definierter Graphen-Ränder

Oberhuber, Florian - Universität Regensburg (2015)


Die Arbeit beschäftigt sich zum einen mit der Präparation kristallographisch definierter Graphen-Ränder mit Hilfe verschiedener anisotroper Ätzprozesse, zum anderen mit der Untersuchung der hergestellten Strukturen durch Messungen zum Ladungsträgertransport sowie zur Raman-Spektroskopie.

Ein anisotroper Ätzprozess wurde in Argon-Atmosphäre durchgeführt. Bei einem weiteren Prozess wurde dem Argon-Gas eine definierte und geringe Menge von Sauerstoffgas beigemischt. Untersuchungen zu verschiedenen Sauerstoff-Konzentration und Temperaturen gaben Aufschluss darüber, dass die Reaktionsmechanismen beider Ätzprozesse auf gasförmigem Sauerstoff basieren. Darüber hinaus wurden Einflüsse auf die Anisotropie des Ätzprozesses erörtert.

Die präparierten Ränder wurden zunächst an Proben mit Gittern anisotrop geätzter Antidots untersucht. Dabei wurden die lediglich an Armchair-Rändern auftretenden Intervalley-Streuprozesse anhand von Messungen zur Schwachen Lokalisierung sowie zur Raman-Spektroskopie analysiert. Die Ergebnisse führten zu dem Schluss, dass die präparierten Ränder entlang der Zigzag-Richtung verlaufen, jedoch eine Kantenrauigkeit im Sub-Nanometerbereich aufweisen.

Des Weiteren wurden anisotrop geätzte Graphen-Nanoribbons untersucht. Die zur Präparation erforderlichen langen Ätzdauern verstärkten jedoch die Kantenrauigkeit und die Daten zur Schwachen Lokalisierung zeigten eine damit verbundene kurze Intervalley-Streulänge. Das häufig beobachtete hochohmige Transportverhalten konnte auf Coulomb-Blockade zurückgeführt werden, deren Ursache in der Inhomogenität der Ladungsträgerdichte lag.

Weitere Untersuchungen befassten sich mit dem Sättigungsverhalten der Phasenkohärenzlänge in Graphen-Nanoribbon-Arrays bei mK-Temperaturen. Der Abfall der Amplitude von Universellen Leitwertsfluktuationen bei zunehmenden in-plane Magnetfeldern ließ sich durch eine Aufhebung der Spinentartung interpretieren.


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