WEB Nano Saclay
27 septembre 2017
Dynamique des électrons dans des superstructures orientées de graphene CVD observée par microscopie à émission de photoélectrons résolue en temps (TR-PEEM).

Illustration de l’acquisition TR-PEEM sur les tMLG en graphene CVD

L’absence de gap dans le graphène a réduit son spectre d'applications potentielles en électronique. Cependant, l’empilement de graphene en multicouches (twisted multi layer graphene : tMLG) dont chaque couche présente un angle de rotation de l’une par rapport à l’autre (twist angle) perturbe la dynamique des électrons et peut sous certaines conditions présenter des propriétés électroniques intéressantes. Notamment, les temps de recombinaison plus longs et le piégeage de charge pour les applications mémoires nous intéressent particulièrement (Carbon 113 (2017) 318-324). Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à des superstructures de graphene CVD issues de défauts de croissance et présentant des tMLG avec des angles de rotation aléatoires. En utilisant la technique TR- PEEM (time resolved photoemission electron microscopy) nous avons pu observer la dynamique des électrons dans ce type de structure (figure).

Plusieurs tMLGs en CVD présentant des angles de 12°, >12° et < 12° ont été identifiés par spectroscopie Raman. Ces tMLGs sont constitués de mono, bi, tri couches de graphene CVD avec un noyau de tricouche de quelques microns de diamètre au centre. Ces structures sont ensuite précisément localisées dans le TR-PEEM puis excitées par un laser femto second. Nous avons ainsi pu collecter la dynamique des porteurs sur ces tMLG et observer la dépendance avec l’angle. Les porteurs photo générés dans les tMLG présentent des temps de recombinaison plus longs que sur les échantillons mono couches. Des calculs DFT permettent d’attribuer cette observation à la présence de sous bandes dans les tMLG qui accroissent le temps de vie des porteurs excités.

Ces résultats ont été récemment publiés dans la revue Carbon.

Reference: Ultrafast electron dynamics in twisted graphene by femtosecond photoemission electron microscopy

Keiki Fukumoto,  Mohamed Boutchich, Hakim Arezki, Ken Sakurai,  Daniela Di Felice, Yannick J. Dappe, Ken Onda, Shin-ya Koshihara
Carbon 124, 49-56 (2017)

Contact: Mohamed Boutchich, Laboratoire GeePs (Génie électrique et électronique de Paris), CentraleSupelec, Gif-sur-Yvette.

Collaborations:

 

 

Maj : 27/09/2017 (155)

 

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