Electronic and optical properties of graphene and graphitic ZnO nanocomposite structures

Journal of Chemical Physics

Volumn 138, Issue 12, 2013, Pages

  Hu, Wei ^a   Li, Zhenyu ^a   Yang, Jinlong ^a  

^a UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHARGE REDISTRIBUTION; ELECTRON HOLE PAIRS; ELECTRON-HOLE PUDDLES; ELECTRONIC AND OPTICAL PROPERTIES; NANO-COMPOSITE STRUCTURE; NANOCOMPOSITE SYSTEMS; PHOTOVOLTAIC APPLICATIONS; VAN DER WAALS INTERACTIONS;

CHARGE TRANSFER; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; MONOLAYERS; NANOCOMPOSITES; OPTICAL PROPERTIES; VAN DER WAALS FORCES; ZINC OXIDE;

GRAPHENE;

EID: 84875770071     PISSN: 00219606     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.4796602     Document Type: Article

References (97)

1. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, M. I. Katsnelson, I. V. Grigorieva, S. V. Dubonos, and A. A. Firsov, Nature (London) 438, 197 (2005). 10.1038/nature04233
2. S. Y. Zhou, G.-H. Gweon, J. Graf, A. V. Fedorovo, C. D. Spataru, R. D. Diehl, Y. Kopelevich, D.-H. Lee, S. G. Louie, and A. Lanzara, Nat. Phys. 2, 595 (2006). 10.1038/nphys393
3. T. Ohta, A. Bostwick, T. Seyller, K. Horn, and E. Rotenberg, Science 313, 951 (2006). 10.1126/science.1130681
4. A. K. Geim and K. S. Novoselov, Nat. Mater. 6, 183 (2007). 10.1038/nmat1849
5. J. C. Meyer, A. K. Geim, M. I. Katsnelson, K. S. Novoselov, T. J. Booth, and S. Roth, Nature (London) 446, 60 (2007). 10.1038/nature05545
6. A. K. Geim, Science 324, 1530 (2009). 10.1126/science.1158877
7. A. H. C. Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009). 10.1103/RevModPhys.81.109
8. F. Bonaccorso, Z. Sun, T. Hasan, and A. C. Ferrari, Nature Photon. 4, 611 (2010). 10.1038/nphoton.2010.186
9. M. Ishigami, J. H. Chen, W. G. Cullen, M. S. Fuhrer, and E. D. Williams, Nano Lett. 7, 1643 (2007). 10.1021/nl070613a
10. J. Martin, N. Akerman, G. Ulbricht, T. Lohmann, J. H. Smet, K. von Klitzing, and A. Yacoby, Nat. Phys. 4, 144 (2008). 10.1038/nphys781
11. P. Shemellaa and S. K. Nayak, Appl. Phys. Lett. 94, 032101 (2009). 10.1063/1.3070238
12. N. T. Cuong, M. Otani, and S. Okada, Phys. Rev. Lett. 106, 106801 (2011). 10.1103/PhysRevLett.106.106801
13. S. Y. Zhou, G.-H. Gweon, A. V. Fedorov, P. N. First, W. A. de Heer, D.-H. Lee, F. Guinea, A. H. C. Neto, and A. Lanzara, Nat. Mater. 6, 770 (2007). 10.1038/nmat2003
14. A. Mattausch and O. Pankratov, Phys. Rev. Lett. 99, 076802 (2007). 10.1103/PhysRevLett.99.076802
15. F. Varchon, R. Feng, J. Hass, X. Li, B. N. Nguyen, C. Naud, P. Mallet, J.-Y. Veuillen, C. Berger, E. H. Conrad, and L. Magaud, Phys. Rev. Lett. 99, 126805 (2007). 10.1103/PhysRevLett.99.126805
16. S. Kim, J. Ihm, H. J. Choi, and Y.-W. Son, Phys. Rev. Lett. 100, 176802 (2008). 10.1103/PhysRevLett.100.176802
17. J. Ristein, S. Mammadov, and T. Seyller, Phys. Rev. Lett. 108, 246104 (2012). 10.1103/PhysRevLett.108.246104
18. G. Giovannetti, P. A. Khomyakov, G. Brocks, V. M. Karpan, J. van den Brink, and P. J. Kelly, Phys. Rev. Lett. 101, 026803 (2008). 10.1103/PhysRevLett.101.026803
19. P. A. Khomyakov, G. Giovannetti, P. C. Rusu, G. Brocks, J. van den Brink, and P. J. Kelly, Phys. Rev. B 79, 195425 (2009). 10.1103/PhysRevB.79.195425
20. C. Gong, G. Lee, B. Shan, E. M. Vogel, R. M. Wallace, and K. Cho, J. Appl. Phys. 108, 123711 (2010). 10.1063/1.3524232
21. M. Vanin, J. J. Mortensen, A. K. Kelkkanen, J. M. Garcia-Lastra, K. S. Thygesen, and K. W. Jacobsen, Phys. Rev. B 81, 081408 (R) (2010). 10.1103/PhysRevB.81.081408
22. G. Giovannetti, P. A. Khomyakov, G. Brocks, P. J. Kelly, and J. van den Brink, Phys. Rev. B 76, 073103 (2007). 10.1103/PhysRevB.76.073103
23. C. R. Dean, A. F. Young, I. Meric, C. Lee, L. Wang, S. Sorgenfrei, K. Watanabe, T. Taniguchi, P. Kim, K. L. Shepard, and J. Hone, Nature Nanotechnol. 5, 722 (2010). 10.1038/nnano.2010.172
24. Y. Fan, M. Zhao, Z. Wang, X. Zhang, and H. Zhang, Appl. Phys. Lett. 98, 083103 (2011). 10.1063/1.3556640
25. K. Chang and W. Chen, Chem. Commun. 47, 4252 (2011). 10.1039/c1cc10631g
26. Y. Ma, Y. Dai, M. Guo, C. Niu, and B. Huang, Nanoscale 3, 3883 (2011). 10.1039/c1nr10577a
27. L. Britnell, R. V. Gorbachev, R. Jalil, B. D. Belle, F. Schedin, A. Mishchenko, T. Georgiou, M. I. Katsnelson, L. Eaves, S. V. Morozov, N. M. R. Peres, J. Leist, A. K. Geim, K. S. Novoselov, and L. A. Ponomarenko, Science 335, 947 (2012). 10.1126/science.1218461
28. J. N. Coleman, M. Lotya, A. O'Neill, S. D. Bergin, P. J. King, U. Khan, K. Young, A. Gaucher, S. De, R. J. Smith, I. V. Shvets, S. K. Arora, G. Stanton, H.-Y. Kim, K. Lee, G. T. Kim, G. S. Duesberg, T. Hallam, J. J. Boland, J. J. Wang, J. F. Donegan, J. C. Grunlan, G. Moriarty, A. Shmeliov, R. J. Nicholls, J. M. Perkins, E. M. Grieveson, K. Theuwissen, D. W. McComb, P. D. Nellist, and V. Nicolosi, Science 331, 568 (2011). 10.1126/science.1194975
29. Y. Ma, Y. Dai, W. Wei, C. Niu, L. Yu, and B. Huang, J. Phys. Chem. C 115, 20237 (2011). 10.1021/jp205799y
30. Q. J. Xiang, J. G. Yu, and M. Jaroniec, J. Phys. Chem. C 115, 7355 (2011). 10.1021/jp200953k
31. A. Du, S. Sanvito, Z. Li, D. Wang, Y. Jiao, T. Liao, Q. Sun, Y. H. Ng, Z. Zhu, R. Amal, and S. C. Smith, J. Am. Chem. Soc. 134, 4393 (2012). 10.1021/ja211637p
32. Y. J. Kim, J. H. Lee, and G. C. Yi, Appl. Phys. Lett. 95, 213101 (2009). 10.1063/1.3266836
33. J. Lin, M. Penchev, G. Wang, R. K. Paul, J. Zhong, X. Jing, M. Ozkan, and C. S. Ozkan, Small 6, 2448 (2010). 10.1002/smll.201000250
34. S. W. Hwang, D. H. Shin, C. O. Kim, S. H. Hong, M. C. Kim, J. Kim, K. Y. Lim, S. Kim, S.-H. Choi, K. J. Ahn, G. Kim, S. H. Sim, and B. H. Hong, Phys. Rev. Lett. 105, 127403 (2010). 10.1103/PhysRevLett.105.127403
35. X. Liu, L. Pan, T. Lv, T. Lu, G. Zhu, Z. Sun, and C. Sun, Catal. Sci. Technol. 1, 1189 (2011). 10.1039/c1cy00109d
36. H. Chang, Z. Sun, K. Y.-F. Ho, X. Tao, F. Yan, W.-M. Kwok, and Z. Zheng, Nanoscale 3, 258 (2011). 10.1039/c0nr00588f
37. T. Xu, L. Zhang, H. Cheng, and Y. Zhu, Appl. Catal. B 101, 382 (2011). 10.1016/j.apcatb.2010.10.007
38. Y. P. Zhang, H. B. Li, L. K. Pan, T. Lu, and Z. Sun, J. Electroanal. Chem. 634, 68 (2009). 10.1016/j.jelechem.2009.07.010
39. T. Lu, Y. Zhang, H. Li, L. Pan, Y. Li, and Z. Sun, Electrochem. Acta 55, 4170 (2010). 10.1016/j.electacta.2010.02.095
40. Y. Y. Hui, G. Tai, Z. Sun, Z. Xu, N. Wang, F. Yan, and S. P. Lau, Nanoscale 4, 3118 (2012). 10.1039/c2nr30249g
41. F. Claeyssens, C. L. Freeman, N. L. Allan, Y. Sun, M. N. R. Ashfold, and J. H. Harding, J. Mater. Chem. 15, 139 (2005). 10.1039/b414111c
42. C. L. Freeman, F. Claeyssens, and N. L. Allan, Phys. Rev. Lett. 96, 066102 (2006). 10.1103/PhysRevLett.96.066102
43. Z. C. Tu and X. Hu, Phys. Rev. B 74, 035434 (2006). 10.1103/PhysRevB.74. 035434
44. Z. C. Tu, J. Comput. Theor. Nanosci. 7, 1182 (2010). 10.1166/jctn.2010. 1470
45. C. Tusche, H. L. Meyerheim, and J. Kirschner, Phys. Rev. Lett. 99, 026102 (2007). 10.1103/PhysRevLett.99.026102
46. M. H. Wu, X. J. Wu, Y. Pei, and X. C. Zeng, Nano Res. 4, 233 (2011). 10.1007/s12274-010-0074-9
47. E. J. Kan, H. J. Xiang, F. Wu, C. Tian, C. Lee, J. L. Yang, and M.-H. Whangbo, Appl. Phys. Lett. 97, 122503 (2010). 10.1063/1.3491416
48. Y. Wang, Y. Ding, J. Ni, S. Shi, C. Li, and J. Shi, Appl. Phys. Lett. 96, 213117 (2010). 10.1063/1.3442506
49. T. M. Schmidt, R. H. Miwa, and A. Fazzio, Phys. Rev. B 81, 195413 (2010). 10.1103/PhysRevB.81.195413
50. H. Guo, Y. Zhao, N. Lu, E. Kan, X. C. Zeng, X. Wu, and J. Yang, J. Phys. Chem. C 116, 11336 (2012). 10.1021/jp2125069
51. M. Venkatesan, C. B. Fitzgerald, J. G. Lunney, and J. M. D. Coey, Phys. Rev. Lett. 93, 177206 (2004). 10.1103/PhysRevLett.93.177206
52. L.-H. Ye, A. J. Freeman, and B. Delley, Phys. Rev. B 73, 033203 (2006). 10.1103/PhysRevB.73.033203
53. A. A. Sokol, S. A. French, S. T. Bromley, C. R. A. Catlow, H. J. J. van Dame, and P. Sherwoode, Faraday Discuss. 134, 267 (2007). 10.1039/b607406e
54. G. Kresse and J. Hafner, Phys. Rev. B 47, 558 (1993). 10.1103/PhysRevB.47.558
55. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996). 10.1103/PhysRevLett.77.3865
56. S. Grimme, J. Comput. Chem. 27, 1787 (2006). 10.1002/jcc.20495
57. S. Grimme, C. Muck-Lichtenfeld, and J. Antony, J. Phys. Chem. C 111, 11199 (2007). 10.1021/jp0720791
58. J. Antony and S. Grimme, Phys. Chem. Chem. Phys. 10, 2722 (2008). 10.1039/b718788b
59. T. Bucko, J. Hafner, S. Lebegueand, and J. G. Angyan, J. Phys. Chem. A 114, 11814 (2010). 10.1021/jp106469x
60. R. Kagimura, M. S. C. Mazzoni, and H. Chacham, Phys. Rev. B 85, 125415 (2012). 10.1103/PhysRevB.85.125415
61. L. Yuan, Z. Li, J. Yang, and J. G. Hou, Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 8179 (2012). 10.1039/c2cp40635g
62. Y. Ma, Y. Dai, M. Guo, and B. Huang, Phys. Rev. B 85, 235448 (2012). 10.1103/PhysRevB.85.235448
63. G. Makov and M. C. Payne, Phys. Rev. B 51, 4014 (1995). 10.1103/PhysRevB.51.4014
64. M. Gajdoš, K. Hummer, and G. Kresse, Phys. Rev. B 73, 045112 (2006). 10.1103/PhysRevB.73.045112
65. Y. Baskin and L. Mayer, Phys. Rev. 100, 544 (1955). 10.1103/PhysRev.100. 544
66. R. Zacharia, H. Ulbricht, and T. Hertel, Phys. Rev. B 69, 155406 (2004). 10.1103/PhysRevB.69.155406
67. R. E. Mapasha, A. M. Ukpong, and N. Chetty, Phys. Rev. B 85, 205402 (2012). 10.1103/PhysRevB.85.205402
68. R. Qin, C.-H. Wang, W. Zhu, and Y. Zhang, AIP Adv. 2, 022159 (2012). 10.1063/1.4732134
69. M. Calandra and F. Mauri, Phys. Rev. B 76, 205411 (2007). 10.1103/PhysRevB.76.205411
70. S. Lany and A. Zunger, Phys. Rev. B 78, 235104 (2008). 10.1103/PhysRevB.78.235104
71. J. Heyd, G. E. Scuseria, and M. Ernzerhof, J. Chem. Phys. 124, 219906 (2006). 10.1063/1.2204597
72. J. Harl and G. Kresse, Phys. Rev. B 77, 045136 (2008). 10.1103/PhysRevB.77.045136
73. J. Harl and G. Kresse, Phys. Rev. Lett. 103, 056401 (2009). 10.1103/PhysRevLett.103.056401
74. J. Harl, L. Schimka, and G. Kresse, Phys. Rev. B 81, 115126 (2010). 10.1103/PhysRevB.81.115126
75. S. Lebègue, J. Harl, T. Gould, J. G. Ángyán, G. Kresse, and J. F. Dobson, Phys. Rev. Lett. 105, 196401 (2010). 10.1103/PhysRevLett.105.196401
76. B. Sachs, T. O. Wehling, M. I. Katsnelson, and A. I. Lichtenstein, Phys. Rev. B 84, 195414 (2011). 10.1103/PhysRevB.84.195414
77. T. Olsen, J. Yan, J. J. Mortensen, and K. S. Thygesen, Phys. Rev. Lett. 107, 156401 (2011). 10.1103/PhysRevLett.107.156401
78. T. Björkman, A. Gulans, A. V. Krasheninnikov, and R. M. Nieminen, Phys. Rev. Lett. 108, 235502 (2012). 10.1103/PhysRevLett.108.235502
79. T. Björkman, A. Gulans, A. V. Krasheninnikov, and R. M. Nieminen, J. Phys.: Condens. Matter 24, 424218 (2012). 10.1088/0953-8984/24/42/424218
80. Y. J. Yu, Y. Zhao, S. Ryu, L. E. Brus, K. S. Kim, and P. Kim, Nano Lett. 9, 3430 (2009). 10.1021/nl901572a
81. S. J. Sque, R. Jones, and P. R. Briddon, Phys. Status Solidi A 204, 3078 (2007). 10.1002/pssa.200776313
82. J. Bardeen, Phys. Rev. 71, 717 (1947). 10.1103/PhysRev.71.717
83. A. Du, Y. H. Ng, N. J. Bell, Z. Zhu, R. Amal, and S. C. Smith, J. Phys. Chem. Lett. 2, 894 (2011). 10.1021/jz2002698
84. Z. Chen, I. Santoso, R. Wang, L. F. Xie, H. Y. Mao, H. Huang, Y. Z. Wang, X. Y. Gao, Z. K. Chen, D. Ma, A. T. S. Wee, and W. Chen, Appl. Phys. Lett. 96, 213104 (2010). 10.1063/1.3441263
85. Y. Zhang and J. Singh, J. Appl. Phys. 85, 587 (1999). 10.1063/1.369493
86. X. Wu, M. Sprinkle, X. Li, F. Ming, C. Berger, and W. A. de Heer, Phys. Rev. Lett. 101, 026801 (2008). 10.1103/PhysRevLett.101.026801
87. Y. Yoon, G. Fiori, S. Hong, G. Iannaccone, and J. Guo, IEEE Trans. Electron Devices 55, 2314 (2008). 10.1109/TED.2008.928021
88. D. Jimenez, Nanotechnology 19, 345204 (2008). 10.1088/0957-4484/19/34/ 345204
89. S. Tongay, T. Schumann, and A. F. Hebard, Appl. Phys. Lett. 95, 222103 (2009). 10.1063/1.3268788
90. X. Li, H. Zhu, K. Wang, A. Cao, J. Wei, C. Li, Y. Jia, Z. Li, Xi. Li, and D. Wu, Adv. Mater. 22, 2743 (2010). 10.1002/adma.200904383
91. S. Tongay, T. Schumann, X. Miao, B. R. Appleton, and A. F. Hebard, Carbon 49, 2033 (2011). 10.1016/j.carbon.2011.01.029
92. C.-C. Chen, M. Aykol, C.-C. Chang, A. F. J. Levi, and S. B. Cronin, Nano Lett. 11, 1863 (2011). 10.1021/nl104364c
93. H. Yang, J. Heo, S. Park, H. J. Song, D. H. Seo, K.-E. Byun, P. Kim, I. K. Yoo, H.-J. Chung, and K. Kim, Science 336, 1140 (2012). 10.1126/science. 1220527
94. H. Sojoudi, J. Baltazar, L. M. Tolbert, C. L. Henderson, and S. Graham, Appl. Mater. Interfaces 4, 4781 (2012). 10.1021/am301138v
95. J. Baltazar, H. Sojoudi, S. A. Paniagua, J. Kowalik, S. R. Marder, L. M. Tolbert, S. Graham, and C. L. Henderson, J. Phys. Chem. C 116, 19095 (2012). 10.1021/jp3045737
96. F. Wu, Y. Liu, G. Yu, D. Shen, Y. Wang, and E. Kan, J. Phys. Chem. Lett. 3, 3330 (2012). 10.1021/jz301536k
97. J. Yang, Y. Zhai, H. Liu, H. Xiang, X. Gong, and S. Wei, J. Am. Chem. Soc. 134, 12653 (2012). 10.1021/ja303892a