Runte, Sven (2013) Atomic and Electronic Structure of Graphene and Graphene Intercalation Compounds. X-Ray Standing Wave and Scanning Tunnelling Microscopy Studies. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

The morphology of graphene/Iridium(111) was studied by x-ray standing wave (XSW) measurements. A dependence of the moire corrugation on the graphene coverage is observed. A comparison with density functional theory (DFT) reveals a discrepancy on the corrugation caused by stress appearing from the cool down from the preparation temperature. The model of rehybridised graphene due to cluster adsorption is supported by a structure analysis. Graphene intercalation compounds were investigated by scanning tunnelling microscopy (STM), low energy electron diffraction (LEED), and XSW. It is shown that intercalation takes place via cracks and holes at wrinkles and wrinkle crossings. The superstructures of caesium intercalated graphene are resolved. For intercalants interacting mainly via van der Waals forces it could be shown that the graphene-intercalant distance is dependent on the charge transfer. Moreover, the structure analysis supports that oxygen intercalation leads to quasi freestanding graphene. A rigid-band model is introduced and applied to graphene intercalation compounds. Scanning tunnelling microscopy measurements reveal clear indications for Dirac electron scattering at defects. In these processes the pseudo-spin is not conserved leading to both inter- and intravalley scattering.

Item Type: Thesis (PhD thesis)
Translated title:
TitleLanguage
Atomare und Elektronische Struktur von Graphen und Graphen-InterkalationsverbindungenGerman
Translated abstract:
AbstractLanguage
Die Morphologie im System Graphen/Iridium(111) wurde mittels "X-ray Standing Wave" (XSW) Messungen untersucht. Dabei wurde eine Abhängigkeit der Moire-Korrugation von der Graphenbedeckung beobachtet. Ein Vergleich dieser Daten mit Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen (DFT) zeigt eine Abweichung der Korrugation in Folge von Druckspannungsabbau während des Abkühlenvorgangs im Zuge der Präparation. Das Modell der Rehybridisierung von Graphen durch Adsorption von metallischen Clustern wird durch Strukturmessungen bestätigt. Graphen-Interkalationsverbindungen wurden mittels Rastertunnelmikroskopie (STM), Niederenergetischer Elektronenbeugung (LEED) und XSW untersucht. Es wird gezeigt, dass Interkalation durch Brüche und Löcher in der Graphen-Lage an Graphenfalten und deren Kreuzungspunkten ermöglicht wird. Die Überstrukturphasen der Caesium-Interkalatverbindung werden gezeigt. Für Interkalate, deren Wechselwirkung mit der Graphenlage hauptsächlich durch die van-der-Waals Kraft beschrieben ist, wird gezeigt, dass der Ladungstransfer ebenfalls einen messbaren Einfluss auf den Abstand der Lagen hat. Darüber hinaus unterstützt eine Strukturanalyse im System Graphen/O/Ir(111) die Annahme von quasi freistehendem Graphen. Ein "rigid-band" Modell wird eingeführt und auf verschiedene Interkalationverbindungen angewendet. STM-Messungen zeigen eine eindeutige Signatur von Dirac-Elektronenstreuung an Defekten. Diese Prozesse beinhalten sowohl "inter-" als auch "intravalley" Streuung.German
Creators:
CreatorsEmailORCID
Runte, Svenrunte@ph2.uni-koeln.deUNSPECIFIED
URN: urn:nbn:de:hbz:38-54114
Subjects: Generalities, Science
Natural sciences and mathematics
Physics
Uncontrolled Keywords:
KeywordsLanguage
XSWEnglish
x-ray standing waveEnglish
scanning tunneling microscopyEnglish
STMEnglish
grapheneEnglish
morphologyEnglish
intercalation compoundEnglish
intercalation compoundsEnglish
intercalationEnglish
wrinkleEnglish
caesiumEnglish
oxygenEnglish
europiumEnglish
DiracEnglish
fourier transformEnglish
electron scatteringEnglish
defectEnglish
intervalleyEnglish
intravalleyEnglish
Faculty: Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions: Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Institute of Physics II
Language: English
Date: December 2013
Date Type: Publication
Date of oral exam: 26 November 2013
Referee:
NameAcademic Title
Busse, CarstenPriv.-Doz. Dr.
Schlemmer, StephanProf. Dr.
Full Text Status: Public
Date Deposited: 03 Jan 2014 09:50
URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5412

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