Графены

Роль ковалентного взаимодействия в формировании электронной структуры графена на поверхности Ni(111) с интеркалированными слоями Au и Cu

А. А. Попова^a, А. М. Шикин^a, А. Г. Рыбкин^a, Д. Е. Марченко^a, О. Ю. Вилков^ab, А. А. Макарова^a, А. Ю. Варыхалов^c, O. Rader<sup>c

a</sup> Санкт-Петербургский государственный университет
^b Technische Universität Dresden, Dresden, 01069, Germany
^c BESSY-II, Гельмгольц-центр, Берлин, Германия

Аннотация: Исследована роль ковалентного взаимодействия в связи графена, синтезированного на поверхности Ni(111), с нижележащей Ni-подложкой и после интеркаляции под графен монослоев Au и Cu. Показано, что ковалентное взаимодействие $\pi$-состояний графена с $d$-состояниями нижележащего металла (Ni, Au, Cu) приводит к значительному искажению дисперсионных зависимостей электронных $\pi$-состояний графена в области пересечения с $d$-состояниями, которые могут быть описаны с позиций эффектов “непересечения” электронных состояний и формирования связывающих и разрыхляющих $(d-\pi)$-состояний. Общая связь графена с подложкой определяется энергетическим положением и заселенностью данных гибридизованных состояний. Для графена, сформированного непосредственно на поверхности Ni(111), вследствие заселенности состояний только связывающего типа взаимодействие, с подложкой очень сильное. При взаимодействии с интеркалированными слоями Au и Cu заселенность состояний разрыхляющего и связывающего типа сравнима, что приводит к результирующей общей слабой связи графена с подложкой. В результате после интеркаляции атомов Au электронная структура становится подобной электронной структуре квазисвободного графена с линейной дисперсией $\pi$-состояний в области точки K зоны Бриллюэна и локализацией точки Дирака в области уровня Ферми. При интеркаляции атомов Cu под графеновый монослой помимо ковалентного взаимодействия имеет место небольшой перенос заряда с частичным заполнением ранее свободных $\pi^*$-состояний со сдвигом точки Дирака на 0.35 eV в сторону увеличения энергии связи.

Поступила в редакцию: 18.04.2011

 Англоязычная версия: Physics of the Solid State, 2011, 53:12, 2539–2544

Реферативные базы данных:

•