Universität zu Köln

Atomic and Electronic Structure of Graphene and Graphene Intercalation Compounds. X-Ray Standing Wave and Scanning Tunnelling Microscopy Studies

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 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:
    CreatorsEmail
    Runte, Svenrunte@ph2.uni-koeln.de
    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: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > II. Physikalisches Institut
    Language: English
    Date: December 2013
    Date Type: Publication
    Date of oral exam: 26 November 2013
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 03 Jan 2014 10:50:05
    Referee
    NameAcademic Title
    Busse, CarstenPriv.-Doz. Dr.
    Schlemmer, StephanProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5412

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