Water-gated charge doping of graphene induced by mica substrates

Nano Letters

Volumn 12, Issue 2, 2012, Pages 648-654

  Shim, Jihye ^a   Lui, Chun Hung ^b   Ko, Taeg Yeoung ^a   Yu, Young Jun ^b   Kim, Philip ^b   Heinz, Tony F ^b,c   Ryu, Sunmin ^a  

^a Kyung Hee University   (South Korea)

^b Howard Hughes Medical Institute   (United States)

^c Fu Foundation School of Engineering and Applied Science   (United States)

Author keywords

charge doping; charge transfer; Graphene; mica; Raman spectroscopy; scanning Kelvin probe microscopy

Indexed keywords

BI-LAYER; CHARGE DOPING; HOLE DENSITIES; INTERFACIAL CHARGE TRANSFER; KISH GRAPHITE; MICA SUBSTRATES; MICRO-MECHANICAL; MOLECULAR FILMS; P-TYPE DOPING; RAMAN MAPPING; SCANNING KELVIN PROBE MICROSCOPY; SPECTRAL VARIATION; ULTRA-THIN; WATER FILM;

CHARGE TRANSFER; ELECTRONIC PROPERTIES; MICA; PHOTOMAPPING; RAMAN SPECTROSCOPY; SEMICONDUCTOR DOPING; ULTRATHIN FILMS;

GRAPHENE;

ALUMINUM SILICATE; GRAPHITE; MICA; WATER;

ARTICLE; ARTIFICIAL MEMBRANE; CHEMISTRY; PARTICLE SIZE; SURFACE PROPERTY;

ALUMINUM SILICATES; GRAPHITE; MEMBRANES, ARTIFICIAL; PARTICLE SIZE; SURFACE PROPERTIES; WATER;

EID: 84856966340     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl2034317     Document Type: Article

References (63)

1. Linsebigler, A. L.; Lu, G. Q.; Yates, J. T. Chem. Rev. 1995, 95 (3) 735-758
2. Hervas, M.; Navarro, J. A.; De La Rosa, M. A. Acc. Chem. Res. 2003, 36 (10) 798-805
3. Gratzel, M. Acc. Chem. Res. 2009, 42 (11) 1788-1798
4. Ishii, H.; Sugiyama, K.; Ito, E.; Seki, K. Adv. Mater. 1999, 11 (8) 605-625
5. Nitzan, A.; Ratner, M. A. Science 2003, 300 (5624) 1384-1389
6. Chiang, C. K.; Fincher, C. R.; Park, Y. W.; Heeger, A. J.; Shirakawa, H.; Louis, E. J.; Gau, S. C.; Macdiarmid, A. G. Phys. Rev. Lett. 1977, 39 (17) 1098-1101
7. Chakrapani, V.; Angus, J. C.; Anderson, A. B.; Wolter, S. D.; Stoner, B. R.; Sumanasekera, G. U. Science 2007, 318, 1424-1430
8. Geim, A. K.; Novoselov, K. S. Nat. Mater. 2007, 6 (3) 183-191
9. Chen, J. H.; Jang, C.; Xiao, S. D.; Ishigami, M.; Fuhrer, M. S. Nat. Nanotechnol. 2008, 3 (4) 206-209
10. Gierz, I.; Riedl, C.; Starke, U.; Ast, C. R.; Kern, K. Nano Lett. 2008, 8 (12) 4603-4607
11. Lohmann, T.; von Klitzing, K.; Smet, J. H. Nano Lett. 2009, 9 (5) 1973-1979
12. Dong, X. C.; Fu, D. L.; Fang, W. J.; Shi, Y. M.; Chen, P.; Li, L. J. Small 2009, 5 (12) 1422-1426
13. Chen, W.; Chen, S.; Qi, D. C.; Gao, X. Y.; Wee, A. T. S. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129 (34) 10418-10422
14. Wang, X. R.; Li, X. L.; Zhang, L.; Yoon, Y.; Weber, P. K.; Wang, H. L.; Guo, J.; Dai, H. J. Science 2009, 324 (5928) 768-771
15. Bostwick, A.; Ohta, T.; McChesney, J. L.; Emtsev, K. V.; Seyller, T.; Horn, K.; Rotenberg, E. New J. Phys. 2007, 9, 385
16. Ohta, T.; Bostwick, A.; Seyller, T.; Horn, K.; Rotenberg, E. Science 2006, 313 (5789) 951-954
17. Schedin, F.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Hill, E. W.; Blake, P.; Katsnelson, M. I.; Novoselov, K. S. Nat. Mater. 2007, 6 (9) 652-655
18. Bae, S.; Kim, H.; Lee, Y.; Xu, X. F.; Park, J. S.; Zheng, Y.; Balakrishnan, J.; Lei, T.; Kim, H. R.; Song, Y. I.; Kim, Y. J.; Kim, K. S.; Ozyilmaz, B.; Ahn, J. H.; Hong, B. H.; Iijima, S. Nat. Nanotechnol. 2010, 5 (8) 574-578
19. De, S.; Coleman, J. N. ACS Nano 2010, 4 (5) 2713-2720
20. Stolyarova, E.; Rim, K. T.; Ryu, S.; Maultzsch, J.; Kim, P.; Brus, L. E.; Heinz, T. F.; Hybertsen, M. S.; Flynn, G. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104 (22) 9209-9212
21. Ishigami, M.; Chen, J. H.; Cullen, W. G.; Fuhrer, M. S.; Williams, E. D. Nano Lett. 2007, 7 (6) 1643-1648
22. Casiraghi, C.; Pisana, S.; Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Ferrari, A. C. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 233108/1-233108/3
23. Lafkioti, M.; Krauss, B.; Lohmann, T.; Zschieschang, U.; Klauk, H.; von Klitzing, K.; Smet, J. H. Nano Lett. 2010, 10 (4) 1149-1153
24. Wang, R.; Wang, S. N.; Zhang, D. D.; Li, Z. J.; Fang, Y.; Qiu, X. H. ACS Nano 2011, 5 (1) 408-412
25. Lee, W. H.; Park, J.; Kim, Y.; Kim, K. S.; Hong, B. H.; Cho, K. Adv. Mater. 2011, 23 (30) 3460-3464
26. Shi, Y. M.; Dong, X. C.; Chen, P.; Wang, J. L.; Li, L. J. Phys. Rev. B 2009, 79 (11) 115402
27. Hossain, M. Z. Appl. Phys. Lett. 2009, 95 (14) 143125
28. Liu, L.; Ryu, S.; Tomasik, M. R.; Stolyarova, E.; Jung, N.; Hybertsen, M. S.; Steigerwald, M. L.; Brus, L. E.; Flynn, G. W. Nano Lett. 2008, 8, 1965
29. Ryu, S.; Liu, L.; Berciaud, S.; Yu, Y.-J.; Liu, H.; Kim, P.; Flynn, G. W.; Brus, L. E. Nano Lett. 2010, 10 (12) 4944-4951
30. Levesque, P. L.; Sabri, S. S.; Aguirre, C. M.; Guillemette, J.; Siaj, M.; Desjardins, P.; Szkopek, T.; Martel, R. Nano Lett. 2011, 11 (1) 132-137
31. Lui, C. H.; Liu, L.; Mak, K. F.; Flynn, G. W.; Heinz, T. F. Nature 2009, 462, 339-341
32. Xu, K.; Cao, P. G.; Heath, J. R. Science 2010, 329 (5996) 1188-1191
33. Dean, C. R.; Young, A. F.; Meric, I.; Lee, C.; Wang, L.; Sorgenfrei, S.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Kim, P.; Shepard, K. L.; Hone, J. Nat. Nanotechnol. 2010, 5 (10) 722-726
34. Xue, J. M.; Sanchez-Yamagishi, J.; Bulmash, D.; Jacquod, P.; Deshpande, A.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Jarillo-Herrero, P.; Leroy, B. J. Nat. Mater. 2011, 10 (4) 282-285
35. Meyer, J. C.; Geim, A. K.; Katsnelson, M. I.; Novoselov, K. S.; Booth, T. J.; Roth, S. Nature 2007, 446 (7131) 60-63
36. Fasolino, A.; Los, J. H.; Katsnelson, M. I. Nat. Mater. 2007, 6 (11) 858-861
37. Rudenko, A. N.; Keil, F. J.; Katsnelson, M. I.; Lichtenstein, A. I. Phys. Rev. B 2011, 83 (4) 045409
38. Cao, P. G.; Xu, K.; Varghese, J. O.; Heath, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (8) 2334-2337
39. Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Grigorieva, I. V.; Firsov, A. A. Science 2004, 306 (5696) 666-9
40. Ferrari, A. C. Solid State Commun. 2007, 143 (1-2) 47-57
41. Dresselhaus, M. S.; Jorio, A.; Souza, A. G.; Saito, R. Philos. Trans. R. Soc. A-Math. Phys. Eng. Sci. 2010, 368 (1932) 5355-5377
42. Guggisberg, M.; Bammerlin, M.; Loppacher, C.; Pfeiffer, O.; Abdurixit, A.; Barwich, V.; Bennewitz, R.; Baratoff, A.; Meyer, E.; Guntherodt, H. J. Phys. Rev. B 2000, 61 (16) 11151-11155
43. Berciaud, S.; Ryu, S.; Brus, L. E.; Heinz, T. F. Nano Lett. 2009, 9 (1) 346-352
44. Yan, J.; Zhang, Y.; Kim, P.; Pinczuk, A. Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 166802/1-166802/4
45. Huang, M.; Yan, H.; Chen, C.; Song, D.; Heinz, T. F.; Hone, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 7304-7308
46. Mohiuddin, T. M. G.; Lombardo, A.; Nair, R. R.; Bonetti, A.; Savini, G.; Jalil, R.; Bonini, N.; Basko, D. M.; Galiotis, C.; Marzari, N.; Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Ferrari, A. C. Phys. Rev. B 2009, 79, 205433
47. Das, A.; Pisana, S.; Chakraborty, B.; Piscanec, S.; Saha, S. K.; Waghmare, U. V.; Novoselov, K. S.; Krishnamurhthy, H. R.; Geim, A. K.; Ferrari, A. C.; Sood, A. K. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 210-215
48. Basko, D. M. Phys. Rev. B 2008, 78 (12) 125418
49. Chen, C.-F.; Park, C.-H.; Boudouris, B. W.; Horng, J.; Geng, B.; Girit, C.; Zettl, A.; Crommie, M. F.; Segalman, R. A.; Louie, S. G.; Wang, F. Nature 2011, 471, 517-520
50. Ding, F.; Ji, H. X.; Chen, Y. H.; Herklotz, A.; Dorr, K.; Mei, Y. F.; Rastelli, A.; Schmidt, O. G. Nano Lett. 2010, 10 (9) 3453-3458
51. Weaver, J. M. R.; Abraham, D. W. J. Vac. Sci. Technol., B 1991, 9, 1559-1561
52. Ashcroft, N. W.; Mermin, N. D. Solid State Physics; Saunders College Publishing: Philadelphia, PA, 1975.
53. Yu, Y. J.; Zhao, Y.; Ryu, S.; Brus, L. E.; Kim, K. S.; Kim, P. Nano Lett. 2009, 9 (10) 3430-3434
54. Takahashi, T.; Tokailin, H.; Sagawa, T. Phys. Rev. B 1985, 32, 8317-8324
55. Hibino, H.; Kageshima, H.; Kotsugi, M.; Maeda, F.; Guo, F. Z.; Watanabe, Y. Phys. Rev. B 2009, 79 (12) 125437
56. Dresselhaus, M. S.; Dresselhaus, G. Adv. Phys. 1981, 30 (2) 139-326
57. Giovannetti, G.; Khomyakov, P. A.; Brocks, G.; Karpan, V. M.; van den Brink, J.; Kelly, P. J. Phys. Rev. Lett. 2008, 101 (2) 026803
58. Campbell, P. A.; Sinnamon, L. J.; Thompson, C. E.; Walmsley, D. G. Surf. Sci. 1998, 410, L768-L772
59. Deryagin, B. V.; Metsik, M. S. Sov. Phys. Solid State 1960, 1, 1393
60. Giese, R. F. Nature 1974, 248, 580-581
61. Muller, K.; Chang, C. C. Surf. Sci. 1969, 14, 39-51
62. Nishimura, S.; Biggs, S.; Scales, P. J.; Healy, T. W.; Tsunematsu, K.; Tateyama, T. Langmuir 1994, 10, 4554-4559
63. Bluhm, H.; Inoue, T.; Salmeron, M. Surf. Sci. 2000, 462 (1-3) L599-L602