Detection of resonant impurities in graphene by quantum capacitance measurement

Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics

Volumn 89, Issue 7, 2014, Pages

  Wang, Lin ^a   Chen, Xiaolong ^a   Zhu, Wei ^b   Wang, Yang ^a   Zhu, Chao ^a   Wu, Zefei ^a   Han, Yu ^a   Zhang, Mingwei ^a   Li, Wei ^a   He, Yuheng ^a   Wang, Ning ^a  

^a HONG KONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Hong Kong)

^b CALIFORNIA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84897599297     PISSN: 10980121     EISSN: 1550235X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1103/PhysRevB.89.075410     Document Type: Article

References (63)

1. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004). 10.1126/science.1102896 SCIEAS 0036-8075 (Pubitemid 39440910)
2. P. M. Ostrovsky, I. V. Gornyi, and A. D. Mirlin, Phys. Rev. B 74, 235443 (2006). 10.1103/PhysRevB.74.235443
3. A. H. Castro 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 RMPHAT 0034-6861
4. N. M. R. Peres, Rev. Mod. Phys. 82, 2673 (2010). 10.1103/RevModPhys.82. 2673 RMPHAT 0034-6861
5. V. M. Pereira, F. Guinea, J. M. B. L. Dos Santos, N. M. R. Peres, and A. H. C. Neto, Phys. Rev. Lett. 96, 036801 (2006). 10.1103/PhysRevLett.96.036801 (Pubitemid 43248157)
6. T. O. Wehling, M. I. Katsnelson, and A. I. Lichtenstein, Chem. Phys. Lett. 476, 125 (2009). 10.1016/j.cplett.2009.06.005 CHPLBC 0009-2614
7. T. O. Wehling, M. I. Katsnelson, and A. I. Lichtenstein, Phys. Rev. B 80, 085428 (2009). 10.1103/PhysRevB.80.085428 PRBMDO 0163-1829
8. S. J. Yuan, H. De Raedt, and M. I. Katsnelson, Phys. Rev. B 82, 115448 (2010). 10.1103/PhysRevB.82.115448
9. J. P. Robinson, H. Schomerus, L. Oroszlány, and V. I. Fal'ko, Phys. Rev. Lett. 101, 196803 (2008). 10.1103/PhysRevLett.101.196803 PRLTAO 0031-9007
10. T. Stauber, N. M. R. Peres, and F. Guinea, Phys. Rev. B 76, 205423 (2007). 10.1103/PhysRevB.76.205423 PRBMDO 0163-1829
11. G. Kresse and J. Hafner, J. Phys.: Condens. Matter 6, 8245 (1994). 10.1088/0953-8984/6/40/015
12. M. M. Ugeda, I. Brihuega, F. Guinea, and J. M. Gomez-Rodriguez, Phys. Rev. Lett. 104, 096804 (2010). 10.1103/PhysRevLett.104.096804 PRLTAO 0031-9007
13. M. M. Ugeda, D. Fernández-Torre, I. Brihuega, P. Pou, A. J. Martínez-Galera, R. Pérez, and J. M. Gómez- Rodríguez, Phys. Rev. Lett. 107, 116803 (2011). 10.1103/PhysRevLett.107. 116803 PRLTAO 0031-9007
14. V. W. Brar, R. Decker, H.-M. Solowan, Y. Wang, L. Maserati, K. T. Chan, H. Lee, C. O. Girit, A. Zettl, S. G. Louie, M. L. Cohen, and M. F. Crommie, Nat. Phys. 7, 43 (2011). 10.1038/nphys1807
15. A. Saffarzadeh and G. Kirczenow, Phys. Rev. B 85, 245429 (2012). 10.1103/PhysRevB.85.245429 PRBMDO 0163-1829
16. M. Scheffler, D. Haberer, L. Petaccia, M. Farjam, R. Schlegel, D. Baumann, T. Hänke, A. Grüneis, M. Knupfer, C. Hess, and B. Büchner, Acs Nano 6, 10590 (2012).
17. T. O. Wehling, A. V. Balatsky, M. I. Katsnelson, A. I. Lichtenstein, K. Scharnberg, and R. Wiesendanger, Phys. Rev. B 75, 125425 (2007). 10.1103/PhysRevB.75.125425
18. J. H. Chen, W. G. Cullen, C. Jang, M. S. Fuhrer, and E. D. Williams, Phys. Rev. Lett. 102, 236805 (2009). 10.1103/PhysRevLett.102.236805 PRLTAO 0031-9007
19. Z. H. Ni, L. A. Ponomarenko, R. R. Nair, R. Yang, S. Anissimova, I. V. Grigorieva, F. Schedin, P. Blake, Z. W. Shen, E. H. Hill, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Nano Lett. 10, 3868 (2010). 10.1021/nl101399r NALEFD 1530-6992
20. J. H. Chen, C. Jang, S. Adam, M. S. Fuhrer, E. D. Williams, and M. Ishigami, Nat. Phys. 4, 377 (2008). 10.1038/nphys935
21. T. O. Wehling, S. Yuan, A. I. Lichtenstein, A. K. Geim, and M. I. Katsnelson, Phys. Rev. Lett. 105, 056802 (2010). 10.1103/PhysRevLett.105.056802 PRLTAO 0031-9007
22. A. Ferreira, J. Viana-Gomes, J. Nilsson, E. R. Mucciolo, N. M. R. Peres, and A. H. Castro Neto, Phys. Rev. B 83, 165402 (2011). 10.1103/PhysRevB.83. 165402 PRBMDO 0163-1829
23. D. C. Elias, R. R. Nair, T. M. G. Mohiuddin, S. V. Morozov, P. Blake, M. P. Halsall, A. C. Ferrari, D. W. Boukhvalov, M. I. Katsnelson, A. K. Geim, and K. S. Novoselov, Science 323, 610 (2009). 10.1126/science.1167130 SCIEAS 0036-8075
24. C. Bena, Phys. Rev. Lett. 100, 076601 (2008). 10.1103/PhysRevLett.100. 076601 PRLTAO 0031-9007 (Pubitemid 351393576)
25. S. D. Wu, L. Jing, Q. X. Li, Q. W. Shi, J. Chen, H. B. Su, X. P. Wang, and J. L. Yang, Phys. Rev. B 77, 195411 (2008). 10.1103/PhysRevB.77.195411 PRBMDO 0163-1829
26. J.-H. Chen, L. Li, W. G. Cullen, E. D. Williams, and M. S. Fuhrer, Nat. Phys. 7, 535 (2011). 10.1038/nphys1962
27. L. Wang, Y. Wang, X. L. Chen, W. Zhu, C. Zhu, Z. F. Wu, Y. Han, M. W. Zhang, W. Li, Y. H. He, K. T. Law, D. S. Su, and N. Wang, Sci. Rep. 3, 2041 (2013).
28. K. T. Chan, J. B. Neaton, and M. L. Cohen, Phys. Rev. B 77, 235430 (2008). 10.1103/PhysRevB.77.235430 PRBMDO 0163-1829
29. X. J. Liu, C. Z. Wang, Y. X. Yao, W. C. Lu, M. Hupalo, M. C. Tringides, and K. M. Ho, Phys. Rev. B 83, 235411 (2011). 10.1103/PhysRevB.83.235411
30. S. Luryi, Appl. Phys. Lett. 52, 501 (1988). 10.1063/1.99649 APPLAB 0003-6951
31. S. Droscher, P. Roulleau, F. Molitor, P. Studerus, C. Stampfer, K. Ensslin, and T. Ihn, Appl. Phys. Lett. 96, 152104 (2010). 10.1063/1.3391670
32. J. L. Xia, F. Chen, J. H. Li, and N. J. Tao, Nature Nanotechnology 4, 505 (2009). 10.1038/nnano.2009.177
33. L. A. Ponomarenko, R. Yang, R. V. Gorbachev, P. Blake, A. S. Mayorov, K. S. Novoselov, M. I. Katsnelson, and A. K. Geim, Phys. Rev. Lett. 105, 136801 (2010). 10.1103/PhysRevLett.105.136801 PRLTAO 0031-9007
34. A. C. Ferrari, J. C. Meyer, V. Scardaci, C. Casiraghi, M. Lazzeri, F. Mauri, S. Piscanec, D. Jiang, K. S. Novoselov, S. Roth, and A. K. Geim, Phys. Rev. Lett. 97, 187401 (2006). 10.1103/PhysRevLett.97.187401 (Pubitemid 44658281)
35. Z. X. Wang, H. Xu, Z. Zhang, S. Wang, L. Ding, Q. Zeng, L. Yang, T. Pei, X. Liang, M. Gao, and L.-M. Peng, Nano Lett. 10, 2024 (2010). 10.1021/nl100022u NALEFD 1530-6992
36. H. L. Xu, Z. Y. Zhang, Z. X. Wang, S. Wang, X. L. Hang, and L. M. Peng, Acs Nano 5, 2340 (2011). 10.1021/nn200026e
37. L. Wang, X. L. Chen, Y. Wang, Z. F. Wu, W. Li, Y. Han, M. W. Zhang, Y. H. He, C. Zhu, K. K. Fung, and N. Wang, Nanoscale 5, 1116 (2013). 10.1039/c2nr33434h
38. W. Li, Y. H. He, L. Wang, G. H. Ding, Z. Q. Zhang, R. W. Lortz, P. Sheng, and N. Wang, Phys. Rev. B 84, 045431 (2011). 10.1103/PhysRevB.84.045431
39. Y. H. He, L. Wang, X. L. Chen, Z. F. Wu, W. Li, Y. Cai, and N. Wang, Appl. Phys. Lett. 99, 033109 (2011). 10.1063/1.3615294
40. A. Hazeghi, J. A. Sulpizio, G. Diankov, D. Goldhaber-Gordon, and H. S. P. Wong, Rev. Sci. Instrum. 82, 5 (2011).
41. See Supplemental Material at http://link.aps.org/supplemental/10.1103/ PhysRevB.89.075410 for the details of theoretical simulation of single Ag adatom absorbed on single layer graphene, the details of the capacitance data of graphene decorated with Ag clusters, the details of structure and property of Y 2 O 3 dielectric layers, the details of transport properties of Ag adsorbed single layer graphene, the details of the simulation results of temperature dependent quantum capacitance by considering the Fermi Dirac distribution, and the details of the fitting experiemental data with a theoretical model considering the density of resonant states characterized by the Thomas Porter distribution.
42. B. L. Huang and C. Y. Mou, Europhys. Lett. 88, 6 (2009). 10.1209/0295-5075/88/68005
43. B.-L. Huang, M.-C. Chang, and C.-Y. Mou, Phys. Rev. B 82, 155462 (2010). 10.1103/PhysRevB.82.155462 PRBMDO 0163-1829
44. W. Zhu, W. Li, Q. W. Shi, X. R. Wang, X. P. Wang, J. L. Yang, and J. G. Hou, Phys. Rev. B 85, 073407 (2012). 10.1103/PhysRevB.85.073407 PRBMDO 0163-1829
45. A. P. Jauho and J. W. Wilkins, Phys. Rev. B 28, 4628 (1983). 10.1103/PhysRevB.28.4628 PRBMDO 0163-1829
46. W. Li, X. L. Chen, L. Wang, Y. H. He, Z. F. Wu, Y. Cai, M. W. Zhang, Y. Wang, Y. Han, R. W. Lortz, Z. Q. Zhang, P. Sheng, and N. Wang, Sci. Rep. 3, 1772 (2013).
47. A. C. Ferrari, Solid State Commun. 143, 47 (2007). 10.1016/j.ssc.2007.03. 052 SSCOA4 0038-1098 (Pubitemid 46874496)
48. L. G. Cancado, Appl. Phys. Lett. 88, 3106 (2006). 10.1063/1.2196057
49. 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 438, 197 (2005). 10.1038/nature04233 (Pubitemid 41599867)
50. B. Y. K. Hu, E. H. Hwang, and S. Sarma, Phys. Rev. B 78, 165411 (2008). 10.1103/PhysRevB.78.165411
51. A. Fasolino, J. H. Los, and M. I. Katsnelson, Nat. Mater. 6, 858 (2007). 10.1038/nmat2011 (Pubitemid 350050580)
52. S. Adam, E. H. Hwang, V. M. Galitski, and S. Das Sarma, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 104, 18392 (2007). 10.1073/pnas.0704772104 PNASA6 0027-8424 (Pubitemid 350210707)
53. 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
54. H. L. Xu, Z. Y. Zhang, and L. M. Peng, Appl. Phys. Lett. 98, 133122 (2011). 10.1063/1.3574011
55. Q. Z. Li, E. H. Hwang, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 84, 115442 (2011). 10.1103/PhysRevB.84.115442
56. M. Gibertini, A. Tomadin, F. Guinea, M. I. Katsnelson, and M. Polini, Phys. Rev. B 85, 201405 (2012). 10.1103/PhysRevB.85.201405 PRBMDO 0163-1829
57. V. M. Pereira, J. dos Santos, and A. H. Castro, Phys. Rev. B 77, 115109 (2008). 10.1103/PhysRevB.77.115109
58. S. J. Xiong and Y. Xiong, Phys. Rev. B 76, 214204 (2007). 10.1103/PhysRevB.76.214204
59. B. Dóra, K. Ziegler, and P. Thalmeier, Phys. Rev. B 77, 115422 (2008). 10.1103/PhysRevB.77.115422 PRBMDO 0163-1829
60. W. Zhu, Q. W. Shi, X. R. Wang, J. Chen, J. L. Yang, and J. G. Hou, Phys. Rev. Lett. 102, 056803 (2009). 10.1103/PhysRevLett.102.056803 PRLTAO 0031-9007
61. G. L. Yu, R. Jalil, B. Belle, A. S. Mayorov, P. Blake, R. Schedin, S. V. Morozov, L. A. Ponomarenko, F. Chiappini, S. Wiedmann, U. Zeitler, M. I. Katsnelson, A. K. Geim, K. S. Novoselov, and D. C. Elias, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 110, 3282 (2013). 10.1073/pnas.1300599110 PNASA6 0027-8424
62. X. L. Chen, L. Wang, W. Li, Y. Wang, Y. H. He, Z. F. Wu, Y. Han, M. W. Zhang, W. Xiong, and N. Wang, Appl. Phys. Lett. 102, 203103 (2013). 10.1063/1.4807394
63. X. L. Chen, L. Wang, W. Li, Y. Wang, Z. F. Wu, M. W. Zhang, Y. Han, Y. H. He, and N. Wang, Nano Research 6, 619 (2013). 10.1007/s12274-013-0338-2