Caractérisation électronique du graphène :images STS superposées à un rendu tridimensionnel de la topographie argentique sous-jacente à (a) -200 meV et (b) -60 meV. Les deux images sont en 150 x 150 nm. La différence de densité d'états aux bords du graphène dendritique aux deux énergies différentes est visible. Ce comportement est cohérent avec une structure électronique qui n'est pas perturbée par le substrat d'argent sous-jacent.
Les utilisateurs de l'Université Northwestern, en collaboration avec le Centre des Matériaux Nanoscale Groupe EMMD à Argonne, ont démontré la première croissance de graphène sur un substrat d'argent.
Une diffusion électronique unique en forme d'onde sur les bords du graphène dendritique a également été observée pour la première fois. Ce comportement est cohérent avec une structure électronique qui n'est pas perturbée par l'argent sous-jacent, fournissant un nouveau système dans lequel le graphène est découplé de son substrat. Parce que le graphène est découplé électroniquement du substrat d'argent, les propriétés intrinsèques du graphène peuvent être étudiées directement. Cette nouvelle méthode de croissance peut permettre d'améliorer l'interfaçage du graphène avec d'autres matériaux bidimensionnels, une étape vitale pour le développement de circuits à base de graphène et d'autres technologies.
Graphène, une couche de carbone d'un atome d'épaisseur avec une conductivité et une résistance extraordinaires, est prometteur pour une gamme d'applications. Cependant, les méthodes actuelles de croissance du graphène sur les métaux ont échoué avec l'argent. Alors que le graphène est classiquement cultivé sur une surface métallique en décomposant catalytiquement des hydrocarbures à des températures élevées, cette méthode est inefficace pour les substrats d'argent car les substrats sont chimiquement inertes et ont un point de fusion relativement bas. En utilisant une source de carbone graphite, l'équipe a pu faire pousser du graphène en déposant du carbone atomique, plutôt qu'un précurseur moléculaire à base de carbone, sur le substrat. La croissance a contourné le besoin d'une surface chimiquement active et a permis la croissance du graphène à des températures plus basses.
Les chercheurs ont également découvert que le graphène qu'ils cultivaient était découplé électroniquement du substrat d'argent sous-jacent, permettre d'étudier et d'exploiter les propriétés intrinsèques du graphène directement sur le substrat de croissance; cette caractéristique n'avait pas été observée auparavant avec le graphène cultivé sur d'autres métaux. Les chercheurs ont observé une diffusion d'électrons ondulatoire unique sur les bords du graphène qui n'avait été observée auparavant que sur des substrats isolants.
La microscopie à effet tunnel (STM) a été réalisée au CNM en utilisant un système Omicron VT avec des pointes de tungstène gravées électrochimiquement à 55K. La spectroscopie à effet tunnel (STS) a été simultanément collectée via une modulation périodique à la tension appliquée. La spectroscopie Raman a été prise avec un microscope Renishaw InVia Raman utilisant une ligne laser à 514 nm. La croissance du graphène sur de l'argent dans des conditions de vide ultra-élevé pourrait donner lieu à des échantillons exceptionnellement purs qui pourraient présenter des opportunités pour l'électronique ultrarapide et l'optique avancée.
