Universität zu Köln

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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• Atomic and Electronic Structure of Graphene and Graphene Intercalation Compounds. X-Ray Standing Wave and Scanning Tunnelling Microscopy Studies. (deposited 03 Jan 2014 09:50) [Currently Displayed]

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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:	Title Language Atomare und Elektronische Struktur von Graphen und Graphen-Interkalationsverbindungen German
Translated abstract:	Abstract Language 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:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Runte, Sven runte@ph2.uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-54114
Date:	December 2013
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Physics > Institute of Physics II
Subjects:	Generalities, Science Natural sciences and mathematics Physics
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language XSW English x-ray standing wave English scanning tunneling microscopy English STM English graphene English morphology English intercalation compound English intercalation compounds English intercalation English wrinkle English caesium English oxygen English europium English Dirac English fourier transform English electron scattering English defect English intervalley English intravalley English
Date of oral exam:	26 November 2013
Referee:	Name Academic Title Busse, Carsten Priv.-Doz. Dr. Schlemmer, Stephan Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5412