Интеркалирование натрием графеновых пленок на Re(10(1)0)

Abstract

Показано, что при низкотемпературном (300−500 K) интеркалировании тонких многослойных пленок графена и графита на рении атомами Na первый слой графена выступает в качестве ловушки, куда диффундируют через графитовую пленку поступающие на поверхность атомы. При концентрации атомов Na под первым слоем графена, приближающейся к максимально возможной (2 ± 0.5) · 10 14 cm −2 , активно запол-няется фаза интеркаляции межслоевого пространства в объеме графита. Емкость этой фазы пропорциональна толщине пленки графита, которая в работе могла изменяться от одного слоя графена до ∼ 50 атомных слоев. Оценена энергия диффузии Ed атомов Na через пленку графита Ed ≈ 1.4 eV. ВведениеОткрытый в наших работах [1,2] эффект интеркали-рования графеновой пленки на металлах чужеродными атомами и молекулами, приводящий к самопроизвольно-му накоплению атомов (молекул) в пространстве между графеном и металлом, широко применяется в научном мире [3][4][5][6]. В частности, в настоящее время одной из важных задач является создание под пленкой графена на металле диэлектрического слоя путем интеркали-рования атомов с последующим их окислением [7][8][9][10][11]. Закономерности интеркалирования графена на металлах атомами Cs, K, Na, Al, Cu, Ir, Si, Pt и др., а также молекулами C 60 представлены в нашей обобщающей работе [12], причем было показано, что именно потен-циал ионизации является важнейшей характеристикой, описывающей закономерности этого процесса.Если закономерности интеркалирования однослойно-го графена на металле и наоборот, объемного графита можно считать хорошо изученными [12,13], то переход от одного слоя графена к многослойным графеновым и графитовым пленкам совершенно не изучен, хотя такие пленки с толщиной в несколько слоев графена обладают рядом уникальных свойств [14][15][16][17].В настоящей работе толщина пленки могла плавно изменяться от одного слоя графена до ∼ 50 атомных слоев. Целью настоящей работы было исследование процессов интеркалирования многослойных пленок гра-фена и графита атомами щелочного металла -натрия, обладающего высокой диффузионной подвижностью и низким потенциалом ионизации. Методы и техника экспериментаОпыты проводились в условиях сверхвысокого вакуума (P ≈ 10 −10 Torr) в призменном электрон-ном Оже-спектрометре высокого разрешения ( E/E ≈ ≈ 0.1%) [18]. В приборе имелся специальный модуль для применения метода ТЭПИ: термоэлектронной эмиссии и поверхностной ионизации зондирующих поверхность атомов и молекул CsCl -метод, разработанный нами для определения относительной площади графеновых островков на металле и качества (сплошности) таких пленок [19]. Образцами служили тонкие текстурированные рение-вые ленты, имеющие размеры 50×1×0.02 mm, однород-ные по работе выхода с гранью (1010) на поверхности с eϕ = 5.15 eV. Очистка лент от примесей и выведение грани на поверхность были стандартными [20]. По дан-ным рентгеновской дифракции степень ориентации гра-ни (1010) по отношению к поверхности образца состав-ляла 99.9%. Лента нагревалась пропусканием тока, ее центральная часть длиной 40 mm была однородной по темп...

Оптическая Прозрачность Графеновых Слоев, Выращенных На Поверхности Металлов

“…2 следует, что при толщинах графеновой пленки k < (12−15) слоев ни истинная, ни яркостная температура системы не меняются в согласии с результатами, полученными нами ранее в [6], т. е. система как бы " не замечает" наличия на поверхности слоев графена.…”

“…Однако, как показано в нашей работе [6], графен на по-верхности родия ведет себя по-другому, в частности он не поглощает свет: его образование при малой толщине никак не влияет на температуру нагретого металла. В частности, в согласии с [3,4], можно предполагать, что при переходе от однослойного к многослойному графену, а затем к графиту вклады от каждого из слоев в поглощение света должны суммироваться, так как слои графена в графите связаны слабо, практически без электронного обмена.…”

Особенности Полевой Десорбции Натрия И Цезия С Поверхности Науглероженного Рениевого Полевого Эмиттера

“…При указанных параметрах происходит диссоциация бензола на поверхности рения и растворение углерода в его объеме. При охлаждении образца углерод может выходить на поверхность с образованием многослойного графенового покрытия и понижением работы выхода [8].…”

Аномальная Полевая Десорбция Цезия С Квазисферической Поверхности Науглероженного Кристалла Рения

“…После выдержки полевого эмиттера в парах бензола по методике [6] Можно предположить, что наблюдаемые в начале десорбции вспышки полевой десорбции с науглероженного рения связаны с десорбцией всего цезия с поверхности эмиттера. Наблюдаемая десорбция цезия после вспышек должна быть связана с поступлением атомов цезия в зону десорбции из других мест.…”