Lorsque le Si du SiC est sublimé par un recuit à haute température, l’excès de carbone de la surface peut se réorganiser en graphène. Néanmoins, avant que la première couche de graphène croisse, une première couche de structure semblable à celle du graphène, avec les atomes disposés selon une structure en nid d’abeille, apparaît. Cette couche atomique est connue comme « buffer layer » et elle possède une bande interdite plus grande que 500 meV [1,2 & références]. La cause de cette bande interdite n’était pas claire. Il avait été proposé que la raison pourrait être la liaison covalente de la « buffer layer » avec le substrat. Néanmoins, la liaison covalente de tout le substrat semblait incompatible avec le découplage de la « buffer layer » par intercalation d’hydrogène. Motivés par cette controverse, nous avons effectué des études complémentaires de photoémission, microscopie à effet tunnel (STM), microscopie électronique à transmission à haute résolution et des calculs ab-initio pour mieux comprendre le système. Nous avons démontré que la périodicité de surface observé dans les images STM est associé uniquement à une liaison covalente locale, et non globale, de la « buffer layer » avec le substrat. Cette évidence couplée à une analyse précise des symétries et des repliements des bandes expérimentales et théoriques, nous ont permis de conclure que la bande interdite est ouverte grâce à la périodicité nanométrique.
[1] M. S. Nevius, M. Conrad, F. Wang, A. Celis, M. N. Nair, A. Taleb-Ibrahimi, A. Tejeda, and E. H. Conrad. Physical Review Letters 115, 136802 (2015) [2] A. Lanzara, Physics 8, 91 (2015).
Références
Wide Band Gap Semiconductor from a Hidden 2D Incommensurate Graphene Phase
M. Conrad, F. Wang, M. Nevius, K. Jinkins, A. Celis, M. Narayanan Nair, A. Taleb-Ibrahimi, A. Tejeda, Y. Garreau, A. Vlad, A. Coati, P. F. Miceli, and E. H. Conrad
Nano Letters 17, 341 (2017).
doi:10.1021/acs.nanolett.6b04196
Band Gap Opening Induced by the Structural Periodicity in Epitaxial Graphene Buffer Layer
M. N. Nair, I. Palacio, A. Celis, A. Zobelli, A. Gloter, S. Kubsky, J.-P. Turmaud, M. Conrad, C. Berger, W. de Heer, E. H. Conrad, A. Taleb-Ibrahimi, and A. Tejeda
Nano Letters 17, 2681 (2017).
doi:10.1021/acs.nanolett.7b00509
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