Photochemical doping and tuning of the work function and dirac point in graphene using photoacid and photobase generators

Advanced Functional Materials

Volumn 24, Issue 32, 2014, Pages 5147-5156

  Baltazar, Jose ^a   Sojoudi, Hossein ^b   Paniagua, Sergio A ^c   Zhang, Siyuan ^c   Lawson, Richard A ^a   Marder, Seth R ^c   Graham, Samuel ^b   Tolbert, Laren M ^c   Henderson, Clifford L ^a  

^a Georgia Institute of Technology   (United States)

^b GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^c GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

graphene; n doping; p doping; photoacid generators; photobase generators; photochemical doping

Indexed keywords

GRAPHENE; ORGANIC POLYMERS; PHOTONIC BAND GAP; SEMICONDUCTOR JUNCTIONS; WORK FUNCTION;

CVD-GROWN GRAPHENE; DOPING CONCENTRATION; ELECTRICAL MEASUREMENT; N-DOPING; P-DOPING; PHOTOACID GENERATORS; PHOTOBASE GENERATOR; ULTRA-VIOLET LIGHT;

PHOTORESISTORS;

EID: 84906788394     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201303796     Document Type: Article

References (79)

1. A. K. Geim, Science 2009, 324, 1530.
2. a) 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
3. b) S. K. Pati, T. Enoki, C. N. R. Rao, Graphene and its Fascinating Attributes World Scientific, Singapore, Hackensack, N.J. 2011
4. c) A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, A. K. Geim, Rev. Mod. Phys. 2009, 81, 109.
5. A. K. Geim, K. S. Novoselov, Nat. Mater. 2007, 6, 183.
6. G. Jo, M. Choe, S. Lee, W. Park, Y. H. Kahng, T. Lee, Nanotechnology 2012, 23.
7. K. S. Novoselov, V. I. Fal'ko, L. Colombo, P. R. Gellert, M. G. Schwab, K. Kim, Nature 2012, 490, 192.
8. J. K. Wassei, R. B. Kaner, Accounts Chem. Res. 2013, 46, 2244.
9. a) A. Kasry, M. A. Kuroda, G. J. Martyna, G. S. Tulevski, A. A. Bol, ACS Nano 2010, 4, 3839
10. b) K. S. Kim, Y. Zhao, H. Jang, S. Y. Lee, J. M. Kim, J. H. Ahn, P. Kim, J. Y. Choi, B. H. Hong, Nature 2009, 457, 706
11. c) Z. K. Liu, J. H. Li, Z. H. Sun, G. A. Tai, S. P. Lau, F. Yan, ACS Nano 2012, 6, 810.
12. Y. Shi, K. K. Kim, A. Reina, M. Hofmann, L. J. Li, J. Kong, ACS Nano 2010, 4, 2689.
13. F. Schwierz, Nat. Nano 2010, 5, 487.
14. a) Y. M. Lin, C. Dimitrakopoulos, K. A. Jenkins, D. B. Farmer, H. Y. Chiu, A. Grill, P. Avouris, Science 2010, 327, 662
15. b) T. H. Han, Y. Lee, M. R. Choi, S. H. Woo, S. H. Bae, B. H. Hong, J. H. Ahn, T. W. Lee, Nat. Photonics 2012, 6, 105.
16. V. Georgakilas, M. Otyepka, A. B. Bourlinos, V. Chandra, N. Kim, K. C. Kemp, P. Hobza, R. Zboril, K. S. Kim, Chem. Rev. 2012, 112, 6156.
17. H. Y. Chiu, V. Perebeinos, Y. M. Lin, P. Avouris, Nano Lett. 2010, 10, 4634.
18. H. Liu, Y. Liu, D. Zhu, J. Mater. Chem. 2011, 21, 3335.
19. D. Usachov, O. Vilkov, A. Gruneis, D. Haberer, A. Fedorov, V. K. Adamchuk, A. B. Preobrajenski, P. Dudin, A. Barinov, M. Oehzelt, C. Laubschat, D. V. Vyalikh, Nano Lett. 2011, 11, 5401.
20. S. A. Paniagua, J. Baltazar, H. Sojoudi, S. K. Mohapatra, S. Zhang, C. L. Henderson, S. Graham, S. Barlow, S. R. Marder, Mater. Horizons 2014, 1, 111.
21. R. A. Nistor, D. M. Newns, G. J. Martyna, ACS Nano 2011, 5, 3096.
22. W. Chen, D. C. Qi, X. Y. Gao, A. T. S. Wee, Prog. Surf. Sci. 2009, 84, 279.
23. Y. C. Lin, C. Y. Lin, P. W. Chiu, Appl. Phys. Lett. 2010, 96.
24. S. Huh, J. Park, K. S. Kim, B. H. Hong, S. Bin Kim, ACS Nano 2011, 5, 3639.
25. W. H. Lee, J. W. Suk, J. Lee, Y. F. Hao, J. Park, J. W. Yang, H. W. Ha, S. Murali, H. Chou, D. Akinwande, K. S. Kim, R. S. Ruoff, ACS Nano 2012, 6, 1284.
26. D. B. Farmer, R. Golizadeh-Mojarad, V. Perebeinos, Y. M. Lin, G. S. Tulevski, J. C. Tsang, P. Avouris, Nano Lett. 2009, 9, 388.
27. a) S. A. Paniagua, J. Baltazar, H. Sojoudi, S. K. Mohapatra, S. Zhang, C. L. Henderson, S. Graham, S. Barlow, S. R. Marder, Mater. Horizonts 2014
28. b) R. Wang, S. Wang, D. Zhang, Z. Li, Y. Fang, X. Qiu, ACS Nano 2010, 5, 408.
29. P. Wei, N. Liu, H. R. Lee, E. Adijanto, L. Ci, B. D. Naab, J. Q. Zhong, J. Park, W. Chen, Y. Cui, Z. Bao, Nano Lett. 2013, 13, 1890.
30. J. Baltazar, H. Sojoudi, S. A. Paniagua, J. Kowalik, S. R. Marder, L. M. Tolbert, S. Graham, C. L. Henderson, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 19095.
31. H. Sojoudi, J. Baltazar, L. M. Tolbert, C. L. Henderson, S. Graham, ACS Appl. Mater. Inter. 2012, 4, 4781.
32. a) H. B. M. Shashikala, C. I. Nicolas, X. Q. Wang, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 26102
33. b) A. R. Jang, E. K. Jeon, D. Kang, G. Kim, B. S. Kim, D. J. Kang, H. S. Shin, ACS Nano 2012, 6, 9207
34. c) N. Peimyoo, J. W. Li, J. Z. Shang, X. N. Shen, C. Y. Qiu, L. H. Xie, W. Huang, T. Yu, ACS Nano 2012, 6, 8878
35. d) Z. T. Luo, N. J. Pinto, Y. Davila, A. T. C. Johnson, Appl. Phys. Lett. 2012, 100
36. e) M. Kim, N. S. Safron, C. H. Huang, M. S. Arnold, P. Gopalan, Nano Lett. 2012, 12, 182.
37. M. Z. Iqbal, S. Siddique, M. W. Iqbal, J. Eom, J. Mater. Chem. C 2013, 1, 3078.
38. Y. D. Kim, M. H. Bae, J. T. Seo, Y. S. Kim, H. Kim, J. H. Lee, J. R. Ahn, S. W. Lee, S. H. Chun, Y. D. Park, ACS Nano 2013, 7, 5850.
39. a) R. A. Lawson, L. M. Tolbert, C. L. Henderson, J. Vac. Sci. Technol. B 2010, 28, C6s12
40. b) R. A. Lawson, D. E. Noga, L. M. Tolbert, C. L. Henderson, J. Micro-Nanolith. Mem. 2009, 8, 043010
41. c) R. A. Lawson, C. T. Lee, L. M. Tolbert, C. L. Henderson, Microelectron. Eng. 2009, 86, 738
42. d) R. A. Lawson, C. T. Lee, R. Whetsell, W. Yueh, J. Roberts, L. Tolbert, C. L. Henderson, Adv. Resist Mater. Process. Technol. XXIV 2007, 6519, N5191.
43. J. V. Crivello, K. Dietliker, Photoinitiators for Free Radical Cationic and Anionic Photopolymerization, vol. 3, John Wiley and Sons, London 1998.
44. S. Tagawa, S. Nagahara, T. Iwamoto, M. Wakita, T. Kozawa, Adv. Resist Technol. Process. XVII, Parts 1 and 2 2000, 3999, 204.
45. A. Kasry, M. A. Kuroda, G. J. Martyna, G. S. Tulevski, A. A. Bol, ACS Nano 2010, 4, 3839.
46. O. Leenaerts, B. Partoens, F. M. Peeters, Microelectron. J. 2009, 40, 860.
47. a) K. Yokota, K. Takai, T. Enoki, Nano Lett. 2011, 11, 3669
48. b) X. M. Wang, J. B. Xu, C. L. Wang, J. Du, W. G. Xie, Adv. Mater. 2011, 23, 2464
49. c) S. Kobayashi, T. Nishikawa, T. Takenobu, S. Mori, T. Shimoda, T. Mitani, H. Shimotani, N. Yoshimoto, S. Ogawa, Y. Iwasa, Nat. Mater. 2004, 3, 317.
50. X. Li, W. Cai, J. An, S. Kim, J. Nah, D. Yang, R. Piner, A. Velamakanni, I. Jung, E. Tutuc, S. K. Banerjee, L. Colombo, R. S. Ruoff, Science 2009, 324, 1312.
51. S. Ryu, L. Liu, S. Berciaud, Y. J. Yu, H. T. Liu, P. Kim, G. W. Flynn, L. E. Brus, Nano Lett. 2010, 10, 4944.
52. H. Sojoudi, J. Baltazar, C. Henderson, S. Graham, J. Vac. Sci. Technol. B 2012, 30.
53. A. Das, S. Pisana, B. Chakraborty, S. Piscanec, S. K. Saha, U. V. Waghmare, K. S. Novoselov, H. R. Krishnamurthy, A. K. Geim, A. C. Ferrari, A. K. Sood, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 210.
54. A. Das, S. Pisana, B. Chakraborty, S. Piscanec, S. K. Saha, U. V. Waghmare, K. S. Novoselov, H. R. Krishnamurthy, A. K. Geim, A. C. Ferrari, A. K. Sood, Nat. Nano 2008, 3, 210.
55. H. Ishii, K. Sugiyama, E. Ito, K. Seki, Adv. Mater. 1999, 11, 972.
56. Y. B. Zhang, V. W. Brar, F. Wang, C. Girit, Y. Yayon, M. Panlasigui, A. Zettl, M. F. Crommie, Nat. Phys. 2008, 4, 627.
57. J. Park, W. H. Lee, S. Huh, S. H. Sim, S. B. Kim, K. Cho, B. H. Hong, K. S. Kim, J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 841.
58. a) Z. Y. Chen, I. Santoso, R. Wang, L. F. Xie, H. Y. Mao, H. Huang, Y. Z. Wang, X. Y. Gao, Z. K. Chen, D. G. Ma, A. T. S. Wee, W. Chen, Appl. Phys. Lett. 2010, 96
59. b) Y. Qi, U. Mazur, K. W. Hipps, RSC Adv. 2012, 2, 10579.
60. S. Tongay, K. Berke, M. Lemaitre, Z. Nasrollahi, D. B. Tanner, A. F. Hebard, B. R. Appleton, Nanotechnology 2011, 22.
61. S. Bae, H. Kim, Y. Lee, X. F. 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.
62. P. Chirakul, V. H. Perez-Luna, G. P. Lopez, P. D. Hampton, Abstr. Pap. Am. Chem. S. 1999, 217, U668.
63. K. Yokota, K. Takai, T. Enoki, Nano Lett. 2011, 11, 3669-3675.
64. W.-M. Yeh, R. A. Lawson, L. M. Tolbert, C. L. Henderson, SPIE Proceedings 2012, 8325, 83251X.
65. T. Kumada, Y. Tanaka, A. Ueyama, S. Kubota, H. Koezuka, T. Hanawa, H. Morimoto, Adv. Resist Technol. Process. X 1993, 1925, 31.
66. K. Brenner, R. Murali, Appl. Phys. Lett. 2011, 98.
67. a) F. Schedin, A. K. Geim, S. V. Morozov, E. W. Hill, P. Blake, M. I. Katsnelson, K. S. Novoselov, Nat. Mater. 2007, 6, 652
68. b) F. B. Rao, H. Almumen, Z. Fan, W. Li, L. X. Dong, Nanotechnology 2012, 23.
69. a) Z. X. Shen, Z. H. Ni, H. M. Wang, Z. Q. Luo, Y. Y. Wang, T. Yu, Y. H. Wu, J. Raman Spectroscopy 2010, 41, 479
70. b) A. Nourbakhsh, M. Cantoro, A. Klekachev, F. Clemente, B. Soree, M. H. van der Veen, T. Vosch, A. Stesmans, B. Sels, S. De Gendt, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 6894.
71. W. J. Zhu, V. Perebeinos, M. Freitag, P. Avouris, Phys. Rev. B 2009, 80.
72. H. C. Cheng, R. J. Shiue, C. C. Tsai, W. H. Wang, Y. T. Chen, ACS Nano 2011, 5, 2051.
73. a) N. Stander, B. Huard, D. Goldhaber-Gordon, Phys. Rev. Lett. 2009, 102
74. b) A. F. Young, P. Kim, Nat. Phys. 2009, 5, 222-226.
75. J. R. Williams, L. DiCarlo, C. M. Marcus, Science 2007, 317, 638.
76. V. V. Cheianov, V. Fal'ko, B. L. Altshuler, Science 2007, 315, 1252.
77. a) K. Brenner, R. Murali, Appl. Phys. Lett. 2010, 96
78. b) T. Lohmann, K. von Klitzing, J. H. Smet, Nano Lett. 2009, 9, 1973
79. c) E. C. Peters, E. J. H. Lee, M. Burghard, K. Kern, Appl. Phys. Lett. 2010, 97.