Charge transport in polycrystalline graphene: Challenges and opportunities

Advanced Materials

Volumn 26, Issue 30, 2014, Pages 5079-5094

  Cummings, Aron W ^a   Duong, Dinh Loc ^b   Nguyen, Van Luan ^b   Van Tuan, Dinh ^a,c   Kotakoski, Jani ^d,e   Barrios Vargas, Jose Eduardo ^a   Lee, Young Hee ^b   Roche, Stephan ^a,f  

^a CATALAN INSTITUTE OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY ICN2   (Spain)

^b Sungkyunkwan University   (South Korea)

^c UNIVERSITAT AUTÒNOMA DE BARCELONA   (Spain)

^d UNIVERSITY OF HELSINKI   (Finland)

^e UNIVERSITY OF VIENNA   (Austria)

^f INSTITUCIÓ CATALANA DE RECERCA I ESTUDIS AVANÇATS ICREA   (Spain)

Author keywords

charge transport; functionalization; grain boundaries; graphene; scaling law

Indexed keywords

CHARGE TRANSFER; CHEMICAL MODIFICATION; CHEMICAL VAPOR DEPOSITION; GRAIN BOUNDARIES; MECHANICAL PROPERTIES; SCALING LAWS;

CHEMICAL CHARACTERIZATION; CHEMICAL FUNCTIONALIZATION; CHEMICAL VAPOR DEPOSITIONS (CVD); ELECTRICAL AND MECHANICAL PROPERTIES; FUNCTIONALIZATIONS; ONE-DIMENSIONAL MATERIALS; STRUCTURE AND PROPERTIES; TECHNOLOGICAL APPLICATIONS;

GRAPHENE;

EID: 84905820709     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201401389     Document Type: Article

References (100)

1. S. Das Sarma, S. Adam, E. H. Hwang, E. Rossi, Rev. Mod. Phys. 2011, 83, 407.
2. Y. Barlas, K. Yang, A. MacDonald, Nanotechnology 2012, 23, 052001.
3. K. S. Novoselov, V. I. Fal'ko, L. Colombo, P. R. Gellert, M. G. Schwab, K. Kim, Nature 2012, 490, 192.
4. F. Bonaccorso, Z. Sun, T. Hasan, A. C. Ferrari, Nat. Photonics 2010, 4, 611.
5. F. Schwierz, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 487.
6. Q. Bao, K. P. Loh, ACS Nano 2012, 6, 3677.
7. T. Low, P. Avouris, ACS Nano 2014, 8, 1086.
8. P. Avouris, Nano Lett. 2010, 4285.
9. X. Huang, Z. Zeng, Z. Fan, J. Liu, H. Zhang, Adv. Mater. 2012, 24, 5979.
10. C. Lee, X. Wei, J. W. Kysar, J. Hone, Science 2008, 321, 385.
11. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, A. A. Firsov, Science 2004, 306, 666.
12. A. A. Balandin, S. Ghosh, W. Bao, I. Calizo, D. Teweldebrhan, F. Miao, C. N. Lau, Nano Lett. 2008, 8, 902.
13. R. R. Nair, P. Blake, A. N. Grigorenko, K. S. Novoselov, T. J. Booth, T. Stauber, N. M. R. Peres, A. K. Geim, 2008, 320, 2008.
14. A. Pospischil, M. Humer, M. M. Furchi, D. Bachmann, R. Guider, T. Fromherz, T. Mueller, Nat. Photonics 2013, 7, 892.
15. S. Stankovich, D. A. Dikin, G. H. B. Dommett, K. M. Kohlhaas, E. J. Zimney, E. A. Stach, R. D. Piner, S. T. Nguyen, R. S. Ruoff, Nature 2006, 442, 282.
16. S. Bae, H. Kim, Y. Lee, X. Xu, J.-S. Park, Y. Zheng, J. Balakrishnan, T. Lei, H. R. Kim, Y. I. Song, Y.-J. Kim, K. S. Kim, B. Ozyilmaz, J.-H. Ahn, B. H. Hong, S. Iijima, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 574.
17. J. Ryu, Y. Kim, D. Won, N. Kim, J. S. Park, E.-K. Lee, D. Cho, S.-P. Cho, S. J. Kim, G. H. Ryu, H.-A.-S. Shin, Z. Lee, B. H. Hong, S. Cho, ACS Nano 2014, 8, 950.
18. J. Riikonen, W. Kim, C. Li, O. Svensk, S. Arpiainen, M. Kainlauri, H. Lipsanen, Carbon 2013, 62, 43.
19. L. Gao, G.-X. Ni, Y. Liu, B. Liu, A. H. Castro Neto, K. P. Loh, Nature 2014, 505, 190.
20. J. Kang, D. Shin, S. Bae, B. H. Hong, Nanoscale 2012, 4, 5527.
21. L. H. Hess, M. Jansen, V. Maybeck, M. V. Hauf, M. Seifert, M. Stutzmann, I. D. Sharp, A. Offenhäusser, J. A. Garrido, Adv. Mater. 2011, 23, 5045.
22. H. Park, J. A. Rowehl, K. K. Kim, V. Bulovic, J. Kong, Nanotechnology 2010, 21, 505204.
23. D. Pesin, A. H. MacDonald, Nat. Mater. 2012, 11, 409.
24. P. Y. Huang, C. S. Ruiz-Vargas, A. M. van der Zande, W. S. Whitney, M. P. Levendorf, J. W. Kevek, S. Garg, J. S. Alden, C. J. Hustedt, Y. Zhu, J. Park, P. L. McEuen, D. A. Muller, Nature 2011, 469, 389.
25. K. Kim, Z. Lee, W. Regan, C. Kisielowski, M. F. Crommie, A. Zettl, ACS Nano 2011, 3, 2142.
26. O. V Yazyev, S. G. Louie, Nat. Mater. 2010, 9, 806.
27. A. Salehi-Khojin, D. Estrada, K. Y. Lin, M.-H. Bae, F. Xiong, E. Pop, R. I. Masel, Adv. Mater. 2012, 24, 53.
28. O. C. Compton, S. T. Nguyen, Small 2010, 6, 711.
29. X. Huang, Z. Yin, S. Wu, X. Qi, Q. He, Q. Zhang, Q. Yan, F. Boey, H. Zhang, Small 2011, 7, 1876.
30. S. Park, R. S. Ruoff, Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 217.
31. Y. Zhu, S. Murali, W. Cai, X. Li, J. W. Suk, J. R. Potts, R. S. Ruoff, Adv. Mater. 2010, 22, 3906.
32. C. N. R. Rao, A. K. Sood, K. S. Subrahmanyam, A. Govindaraj, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2009, 48, 7752.
33. C. K. Chua, M. Pumera, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 291.
34. L. P. Birõ, P. Lambin, New J. Phys. 2013, 15, 035024.
35. P. T. Araujo, M. Terrones, M. S. Dresselhaus, Mater. Today 2012, 15, 98.
36. M. Batzill, Surf. Sci. Rep. 2012, 67, 83.
37. F. Banhart, J. Kotakoski, A. V Krasheninnikov, ACS Nano 2011, 5, 26.
38. J. Kotakoski, J. C. Meyer, Phys. Rev. B 2012, 85, 195447.
39. L. Tapasztõ, P. Nemes-incze, G. Dobrik, K. J. Yoo, C. Hwang, L. P. Birõ, Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 053114.
40. Y. Liu, B. I. Yakobson, Nano Lett. 2010, 10, 2178.
41. D. L. Duong, G. H. Han, S. M. Lee, F. Gunes, E. S. Kim, S. T. Kim, H. Kim, Q. H. Ta, K. P. So, S. J. Yoon, S. J. Chae, Y. W. Jo, M. H. Park, S. H. Chae, S. C. Lim, J. Y. Choi, Y. H. Lee, Nature 2012, 490, 235.
42. J. An, E. Voelkl, J. W. Suk, X. Li, C. W. Magnuson, L. Fu, P. Tiemeijer, M. Bischoff, B. Freitag, E. Popova, R. S. Ruoff, ACS Nano 2011, 5, 2433.
43. C. S. Ruiz-Vargas, H. L. Zhuang, P. Y. Huang, A. M. van der Zande, S. Garg, P. L. McEuen, D. a. Muller, R. G. Hennig, J. Park, Nano Lett. 2011, 11, 2259.
44. R. Grantab, V. B. Shenoy, R. S. Ruoff, Science 2010, 330, 946.
45. J. Zhang, J. Zhao, J. Lu, ACS Nano 2012, 6, 2704.
46. Y. Wei, J. Wu, H. Yin, X. Shi, R. Yang, M. Dresselhaus, Nat. Mater. 2012, 11, 759.
47. H. I. Rasool, C. Ophus, W. S. Klug, A. Zettl, J. K. Gimzewski, Nat. Commun. 2013, 4, 2811.
48. G.-H. Lee, R. C. Cooper, S. J. An, S. Lee, A. van der Zande, N. Petrone, A. G. Hammerberg, C. Lee, B. Crawford, W. Oliver, J. W. Kysar, J. Hone, Science 2013, 340, 1073.
49. K. Kim, V. I. Artyukhov, W. Regan, Y. Liu, M. F. Crommie, B. I. Yakobson, A. Zettl, Nano Lett. 2012, 12, 293.
50. Z. Song, V. I. Artyukhov, B. I. Yakobson, Z. Xu, Nano Lett. 2013, 13, 1829.
51. A. W. Tsen, L. Brown, M. P. Levendorf, F. Ghahari, P. Y. Huang, R. W. Havener, C. S. Ruiz-Vargas, D. A. Muller, P. Kim, J. Park, Science 2012, 336, 1143.
52. L. A. Jauregui, H. Cao, W. Wu, Q. Yu, Y. P. Chen, Solid State Commun. 2011, 151, 1100.
53. D. Van Tuan, J. Kotakoski, T. Louvet, F. Ortmann, J. C. Meyer, S. Roche, Nano Lett. 2013, 13, 1730.
54. Q. Yu, L. A. Jauregui, W. Wu, R. Colby, J. Tian, Z. Su, H. Cao, Z. Liu, D. Pandey, D. Wei, T. F. Chung, P. Peng, N. P. Guisinger, E. A. Stach, J. Bao, S.-S. Pei, Y. P. Chen, Nat. Mater. 2011, 10, 443.
55. Y. Hao, M. S. Bharathi, L. Wang, Y. Liu, H. Chen, S. Nie, X. Wang, H. Chou, C. Tan, B. Fallahazad, H. Ramanarayan, C. W. Magnuson, E. Tutuc, B. I. Yakobson, K. F. McCarty, Y.-W. Zhang, P. Kim, J. Hone, L. Colombo, R. S. Ruoff, Science 2013, 342, 720.
56. Z. Yan, J. Lin, Z. Peng, Z. Sun, Y. Zhu, L. Li, C. Xiang, E. L. Samuel, C. Kittrell, J. M. Tour, ACS Nano 2012, 6, 9110.
57. H. Zhou, W. J. Yu, L. Liu, R. Cheng, Y. Chen, X. Huang, Y. Liu, Y. Wang, Y. Huang, X. Duan, Nat. Commun. 2013, 4, 2096.
58. L. Gan, Z. Luo, ACS Nano 2013, 7, 9480.
59. L. Gao, W. Ren, H. Xu, L. Jin, Z. Wang, T. Ma, L.-P. Ma, Z. Zhang, Q. Fu, L.-M. Peng, X. Bao, H.-M. Cheng, Nat. Commun. 2012, 3, 699.
60. G. H. Han, F. Güneş, J. J. Bae, E. S. Kim, S. J. Chae, H.-J. Shin, J.-Y. Choi, D. Pribat, Y. H. Lee, Nano Lett. 2011, 11, 4144.
61. Y. A. Wu, Y. Fan, S. Speller, G. L. Creeth, J. T. Sadowski, K. He, A. W. Robertson, C. S. Allen, J. H. Warner, ACS Nano 2012, 6, 5010.
62. D. Geng, B. Luo, J. Xu, Y. Guo, B. Wu, W. Hu, Y. Liu, G. Yu, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 1664.
63. D. Geng, B. Wu, Y. Guo, L. Huang, Y. Xue, J. Chen, G. Yu, L. Jiang, W. Hu, Y. Liu, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 7992.
64. B. Hu, H. Ago, Y. Ito, K. Kawahara, M. Tsuji, E. Magome, K. Sumitani, N. Mizuta, K. Ikeda, S. Mizuno, Carbon N. Y. 2012, 50, 57.
65. W. Yang, G. Chen, Z. Shi, C.-C. Liu, L. Zhang, G. Xie, M. Cheng, D. Wang, R. Yang, D. Shi, K. Watanabe, T. Taniguchi, Y. Yao, Y. Zhang, G. Zhang, Nat. Mater. 2013, 12, 792.
66. J. Lahiri, Y. Lin, P. Bozkurt, I. I. Oleynik, M. Batzill, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 326.
67. J.-S. Yu, D.-H. Ha, J.-H. Kim, Nanotechnology 2012, 23, 395704.
68. D. W. Kim, Y. H. Kim, H. S. Jeong, H.-T. Jung, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 29.
69. J.-H. Son, S.-J. Baeck, M.-H. Park, J.-B. Lee, C.-W. Yang, J.-K. Song, W.-C. Zin, J.-H. Ahn, Nat. Comm. 2014, 5, 3484.
70. P. Nemes-Incze, K. J. Yoo, L. Tapasztõ, G. Dobrik, J. Lábár, Z. E. Horváth, C. Hwang, L. P. Birõ, Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 023104.
71. S. Lai, S. Kyu Jang, Y. Jae Song, S. Lee, Appl. Phys. Lett. 2014, 104, 043101.
72. P. Simonis, C. Goffaux, P. Thiry, L. Biro, P. Lambin, V. Meunier, Surf. Sci. 2002, 511, 319.
73. J. Červenka, C. Flipse, Phys. Rev. B 2009, 79, 195429.
74. Z. Fei, A. S. Rodin, W. Gannett, S. Dai, W. Regan, M. Wagner, M. K. Liu, A. S. Mcleod, G. Dominguez, M. Thiemens, A. H. C. Neto, F. Keilmann, A. Zettl, R. Hillenbrand, M. M. Fogler, D. N. Basov, Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 821.
75. J. C. Koepke, J. D. Wood, D. Estrada, Z.-Y. Ong, K. T. He, E. Pop, J. W. Lyding, ACS Nano 2013, 7, 75.
76. P. Nemes-Incze, P. Vancsõ, Z. Osváth, G. I. Márk, X. Jin, Y.-S. Kim, C. Hwang, P. Lambin, C. Chapelier, L. PéterBirõ, Carbon N. Y. 2013, 64, 178.
77. I. Vlassiouk, S. Smirnov, I. Ivanov, P. F. Fulvio, S. Dai, H. Meyer, M. Chi, D. Hensley, P. Datskos, N. V Lavrik, Nanotechnology 2011, 22, 275716.
78. J.-H. Chen, W. Cullen, C. Jang, M. Fuhrer, E. Williams, Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 236805.
79. J. Červenka, M. I. Katsnelson, C. F. J. Flipse, Nat. Phys. 2009, 5, 840.
80. X. Li, Y. Zhu, W. Cai, M. Borysiak, B. Han, D. Chen, R. D. Piner, L. Colombo, R. S. Ruoff, Nano Lett. 2009, 9, 4359.
81. A. Turchanin, A. Beyer, C. T. Nottbohm, X. Zhang, R. Stosch, A. Sologubenko, J. Mayer, P. Hinze, T. Weimann, A. Gölzhäuser, Adv. Mater. 2009, 21, 1233.
82. Z. H. Ni, L. A. Ponomarenko, R. R. Nair, R. Yang, S. Anissimova, I. V Grigorieva, F. Schedin, P. Blake, Z. X. Shen, E. H. Hill, K. S. Novoselov, A. K. Geim, Nano Lett. 2010, 10, 3868.
83. J.-H. Chen, C. Jang, S. Xiao, M. Ishigami, M. S. Fuhrer, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 206.
84. D. W. Boukhvalov, M. I. Katsnelson, Nano Lett. 2008, 8, 4373.
85. F. Ouyang, J. Xiao, H. Wang, H. Xu, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 12003.
86. N. Ghaderi, M. Peressi, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 21625.
87. L. Chen, J. Li, D. Li, M. Wei, X. Wang, Solid State Commun. 2012, 152, 1985.
88. X. Qi, X. Guo, C. Zheng, Appl. Surf. Sci. 2012, 259, 195.
89. S. Jandhyala, G. Mordi, B. Lee, G. Lee, C. Floresca, P.-R. Cha, J. Ahn, R. M. Wallace, Y. J. Chabal, M. J. Kim, L. Colombo, K. Cho, J. Kim, ACS Nano 2012, 6, 2722.
90. G. Lee, B. Lee, J. Kim, K. Cho, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 14225.
91. A. Ferreira, X. Xu, C.-L. Tan, S.-K. Bae, N. M. R. Peres, B.-H. Hong, B. Özyilmaz, A. H. Castro Neto, Europhysics Lett. 2011, 94, 28003.
92. G. I. Márk, P. Vancsõ, C. Hwang, P. Lambin, L. P. Birõ, Phys. Rev. B 2012, 85, 125443.
93. F. Gargiulo, O. V Yazyev, Nano Lett. 2014, 14, 250.
94. P. Vancsõ, G. I. Márk, P. Lambin, A. Mayer, Y.-S. Kim, C. Hwang, L. P. Birõ, Carbon 2013, 64, 101
95. L. E. F. Foa Torres, S. Roche, J.-C. Charlier, Introduction to Graphene-Based Materials, Cambridge Univ. Press, 2014.
96. T. O. Wehling, S. Yuan, A. I. Lichtenstein, A. K. Geim, M. I. Katsnelson, Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 056802.
97. J. Robinson, H. Schomerus, L. Oroszlány, V. Fal'ko, Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 196803.
98. K. Saloriutta, A. Uppstu, A. Harju, M. J. Puska, Phys. Rev. B 2012, 86, 235417.
99. K. W. Clark, X.-G. Zhang, I. V Vlassiouk, G. He, R. M. Feenstra, A.-P. Li, ACS Nano 2013, 7, 7956.
100. S. Roche, S. O. Valenzuela, J. Phys. D. Appl. Phys. 2014, 47, 094011.