Аннотация:
Исследован процесс интеркалирования железом однослойного графена, выращенного на 4H-SiC(0001). Эксперименты проведены in situ в условиях сверхвысокого вакуума c применением методов дифракции медленных электронов, фотоэлектронной спектроскопии высокого энергетического разрешения с использованием синхротронного излучения и спектроскопии рентгеновского поглощения вблизи K-края углерода. Толщины наносимых пленок железа варьировались в диапазоне 0.1 – 2 nm, а температура образцов – от комнатной до 700∘C. Показано, что процесс интеркалирования начинается при температурах выше ∼350∘C. При этом обнаружено, что интеркалированные атомы Fe локализуются не только между графеном и буферным слоем, покрывающим SiC, но и под самим буферным слоем. Оптимальные условия интеркалирования реализуются в диапазоне 400 – 500∘C, т. к. при более высоких температурах система становится нестабильной из-за химического взаимодействия интеркалированного железа с карбидом кремния. Продемонстрирована инертность интеркалированных пленок к воздействию кислорода.
Г.С.Г. и Е.Ю.Л. признательны РФФИ за финансовую поддержку (грант № 16-02-00387), И.А.Е. и И.И.П. благодарят Минобрнауки РФ за поддержку работы (задание 3.3161.2017/4.6 проектной части госзадания). С.П.Л. выражает благодарность за поддержку стипендией Президента РФ для молодых ученых и аспирантов (СП-3472.2016.4).
Образец цитирования:
М. В. Гомоюнова, Г. С. Гребенюк, В. Ю. Давыдов, И. А. Ермаков, И. А. Елисеев, А. А. Лебедев, С. П. Лебедев, Е. Ю. Лобанова, А. Н. Смирнов, Д. А. Смирнов, И. И. Пронин, “Интеркалирование графена, сформированного на карбиде кремния, атомами железа”, Физика твердого тела, 60:7 (2018), 1423–1430; Phys. Solid State, 60:7 (2018), 1439–1446
Sergei O. Filnov, Dmitry A. Estyunin, Ilya I. Klimovskikh, Tatiana P. Estyunina, Vladimir A. Golyashov, Anton S. Tarasov, Nikolay N. Kosyrev, Vasily A. Komarov, Gennady S. Patrin, Anna A. Rybkina, Oleg Yu Vilkov, Alexander M. Shikin, Oleg E. Tereshchenko, Ratibor G. Chumakov, Alexey M. Lebedev, Artem G. Rybkin, “Room Temperature Ferromagnetism in Graphene/SiC(0001) System Intercalated by Fe and Co”, Physica Rapid Research Ltrs, 18:3 (2024)
E.Y. Lobanova, E.K. Mikhailenko, G.S. Grebenyuk, “Patterns of Grain Fragmentation During Plastic Deformation of Metals at Small to Medium Strains (Brief Review)”, Rev. Adv. Mater. Technol., 6:2 (2024), 43
С. О. Фильнов, Д. А. Естюнин, И. И. Климовских, Т. П. Макарова, А. В. Королева, А. А. Рыбкина, Р. Г. Чумаков, А. М. Лебедев, О. Ю. Вилков, А. М. Шикин, А. Г. Рыбкин, “Cовместная интеркаляция ультратонких пленок Fe и Co под буферный слой графена на монокристалле SiC(0001)”, Письма в ЖЭТФ, 117:5 (2023), 369–376; S. O. Fulnov, D. A. Estyunin, I. I. Klimovskikh, T. P. Makarova, A. V. Koroleva, A. A. Rybkina, R. G. Chumakov, A. M. Lebedev, O. Yu. Vilkov, A. M. Shikin, A. G. Rybkin, “Joint intercalation of ultrathin Fe and Co films under a graphene buffer layer on a SiC(0001) single crystal”, JETP Letters, 117:5 (2023), 363–369
Inna Popova, Anatoly Blagin, Larisa Blagina, Victor Lebedev, “Kinetics of formation and structural rebuilding crystalline films”, Lett. Mater., 11:1 (2021), 5
Jimmy C. Kotsakidis, Marc Currie, Antonija Grubišić‐Čabo, Anton Tadich, Rachael L. Myers‐Ward, Matthew DeJarld, Kevin M. Daniels, Chang Liu, Mark T. Edmonds, Amadeo L. Vázquez de Parga, Michael S. Fuhrer, D. Kurt Gaskill, “Increasing the Rate of Magnesium Intercalation Underneath Epitaxial Graphene on 6H‐SiC(0001)”, Adv Materials Inter, 8:23 (2021)
С. М. Дунаевский, Е. Ю. Лобанова, Е. К. Михайленко, И. И. Пронин, “Электронная структура графена на карбиде кремния, интеркалированного атомами кремния и кобальта”, Физика твердого тела, 63:6 (2021), 706–711; S. M. Dunaevskii, E. Yu. Lobanova, E. K. Mikhailenko, I. I. Pronin, “Electronic structure of graphene on silicon carbide intercalated with silicon and cobalt atoms”, Phys. Solid State, 63:6 (2021), 819–824
A. A. Gogina, A. G. Rybkin, A. M. Shikin, A. V. Tarasov, L. Petaccia, G. Di Santo, I. A. Eliseyev, S. P. Lebedev, V. Yu. Davydov, I. I. Klimovskikh, “Modification of the Electronic Structure of Quasi-Free-Standing Graphene by the Adsorption and Intercalation of Mn Atoms”, J. Exp. Theor. Phys., 132:6 (2021), 906
G S Grebenyuk, E Yu Lobanova, D A Smirnov, I I Pronin, “Intercalation of graphene formed on silicon carbide with iron, cobalt and silicon atoms”, J. Phys.: Conf. Ser., 1697:1 (2020), 012105
Г. С. Гребенюк, И. А. Елисеев, С. П. Лебедев, Е. Ю. Лобанова, Д. А. Смирнов, В. Ю. Давыдов, А. А. Лебедев, И. И. Пронин, “Формирование силицидов железа под графеном, выращенным на поверхности карбида кремния”, Физика твердого тела, 62:10 (2020), 1726–1730; G. S. Grebenyuk, I. A. Eliseyev, S. P. Lebedev, E. Yu. Lobanova, D. A. Smirnov, V. Yu. Davydov, A. A. Lebedev, I. I. Pronin, “Formation of iron silicides under graphene grown on the silicon carbide surface”, Phys. Solid State, 62:10 (2020), 1944–1948
Jimmy C. Kotsakidis, Antonija Grubišić-Čabo, Yuefeng Yin, Anton Tadich, Rachael L. Myers-Ward, Matthew DeJarld, Shojan P. Pavunny, Marc Currie, Kevin M. Daniels, Chang Liu, Mark T. Edmonds, Nikhil V. Medhekar, D. Kurt Gaskill, Amadeo L. Vázquez de Parga, Michael S. Fuhrer, “Freestanding n-Doped Graphene via Intercalation of Calcium and Magnesium into the Buffer Layer–SiC(0001) Interface”, Chem. Mater., 32:15 (2020), 6464
Г. С. Гребенюк, И. А. Елисеев, С. П. Лебедев, Е. Ю. Лобанова, Д. А. Смирнов, В. Ю. Давыдов, А. А. Лебедев, И. И. Пронин, “Интеркаляционный синтез силицидов кобальта под графеном, выращенным на карбиде кремния”, Физика твердого тела, 62:3 (2020), 462–471; G. S. Grebenyuk, I. A. Eliseyev, S. P. Lebedev, E. Yu. Lobanova, D. A. Smirnov, V. Yu. Davydov, A. A. Lebedev, I. I. Pronin, “Intercalation synthesis of cobalt silicides under graphene grown on silicon carbide”, Phys. Solid State, 62:3 (2020), 519–528
Г. С. Гребенюк, Е. Ю. Лобанова, Д. А. Смирнов, И. А. Елисеев, А. В. Зубов, А. Н. Смирнов, С. П. Лебедев, В. Ю. Давыдов, А. А. Лебедев, И. И. Пронин, “Интеркалирование графена на карбиде кремния кобальтом”, Физика твердого тела, 61:7 (2019), 1374–1384; G. S. Grebenyuk, E. Yu. Lobanova, D. A. Smirnov, I. A. Eliseyev, A. V. Zubov, A. N. Smirnov, S. P. Lebedev, V. Yu. Davydov, A. A. Lebedev, I. I. Pronin, “Cobalt intercalation of graphene on silicon carbide”, Phys. Solid State, 61:7 (2019), 1316–1326
E Yu Lobanova, I I Pronin, “Effect of iron intercalation on graphene/SiC electronic structure”, J. Phys.: Conf. Ser., 1400:5 (2019), 055047