Stranski-Krastanov and Volmer-Weber CVD Growth Regimes to Control the Stacking Order in Bilayer Graphene

Nano Letters

Volumn 16, Issue 10, 2016, Pages 6403-6410

  Ta, Huy Q ^a,b,c   Perello, David J ^c   Duong, Dinh Loc ^c   Han, Gang Hee ^c   Gorantla, Sandeep ^d   Nguyen, Van Luan ^c   Bachmatiuk, Alicja ^b,e   Rotkin, Slava V ^f   Lee, Young Hee ^c   Rümmeli, Mark H ^a,b,e  

^a SOOCHOW UNIVERSITY   (China)

^b CENTRE OF POLYMER AND CARBON MATERIALS   (Poland)

^c Sungkyunkwan University   (South Korea)

^d UNIVERSITY OF OSLO   (Norway)

^e IFW DRESDEN   (Germany)

^f LEHIGH UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

Bilayer graphene; growth mechanism; hydrogen role; stacking control; stacking order

Indexed keywords

ATMOSPHERIC MOVEMENTS; ATMOSPHERIC PRESSURE; CHEMICAL VAPOR DEPOSITION;

ATMOSPHERIC PRESSURE CHEMICAL VAPOR DEPOSITION; BANDGAP OPENINGS; BILAYER GRAPHENE; DEVICE APPLICATION; GROWTH MECHANISMS; MULTI-LAYERED GRAPHENE; STACKING ORDER; STRANSKI-KRASTANOV GROWTH;

GRAPHENE;

EID: 84991384440     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b02826     Document Type: Article

References (55)

1. Zhang, Y.; Tang, T. T.; Girit, C.; Hao, Z.; Martin, M. C.; Zettl, A.; Crommie, M. F.; Shen, Y. R.; Wang, F. Nature 2009, 459, 820-823 10.1038/nature08105
2. McCann, E.; Abergel, D. S. L.; Fal'ko, V. I. Solid State Commun. 2007, 143, 110-115 10.1016/j.ssc.2007.03.054
3. He, W. Y.; Chu, Z. D.; He, L. Phys. Rev. Lett. 2013, 111, 066803 10.1103/PhysRevLett.111.066803
4. Shallcross, S.; Sharma, S.; Kandelaki, E.; Pankratov, O. A. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010, 81, 165105 10.1103/PhysRevB.81.165105
5. Lopes dos Santos, J. M. B.; Peres, N. M. R.; Castro Neto, A. H. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 256802 10.1103/PhysRevLett.99.256802
6. Trambly de Laissardière, G.; Mayou, D.; Magaud, L. Nano Lett. 2010, 10, 804-808 10.1021/nl902948m
7. Mele, E. J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010, 81, 161405 10.1103/PhysRevB.81.161405
8. Schmidt, H.; Lüdtke, T.; Barthold, P.; McCann, E.; Fal'ko, V. I.; Haug, R. J. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 172108 10.1063/1.3012369
9. Kim, K. S.; Walter, A. L.; Moreschini, L.; Seyller, T.; Horn, K.; Rotenberg, E.; Bostwick, A. Nat. Mater. 2013, 12, 887-892 10.1038/nmat3717
10. Hicks, J.; Sprinkle, M.; Shepperd, K.; Wang, F. Phys. Rev. B 2011, 83, 205403
11. Li, G.; Luican, A.; Lopes dos Santos, J. M. B.; Castro Neto, A. H.; Reina, A.; Kong, J.; Andrei, E. Y. Nat. Phys. 2009, 6, 109-113 10.1038/nphys1463
12. Luican, A.; Li, G.; Reina, A.; Kong, J.; Nair, R. R.; Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Andrei, E. Y. Phys. Rev. Lett. 2011, 106, 126802 10.1103/PhysRevLett.106.126802
13. Wang, Y.; Ni, Z.; Liu, L.; Liu, Y.; Cong, C.; Yu, T.; Wang, X.; Shen, D.; Shen, Z. ACS Nano 2010, 4, 4074-4080 10.1021/nn1004974
14. Tan, Z.; Yin, J.; Chen, C.; Wang, H.; Lin, L.; Sun, L.; Wu, J.; Sun, X.; Yang, H.; Chen, Y.; Peng, H.; Liu, Z. ACS Nano 2016, 10, 6725-6730 10.1021/acsnano.6b02046
15. Yao, Y.; Li, Z.; Lin, Z.; Moon, K. S.; Agar, J.; Wong, C. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 5232-5238 10.1021/jp109002p
16. Lee, S.; Lee, K.; Zhong, Z. Nano Lett. 2010, 10, 4702-4707 10.1021/nl1029978
17. Luo, Z.; Yu, T.; Shang, J.; Wang, Y.; Lim, S.; Liu, L.; Gurzadyan, G. G.; Shen, Z.; Lin, J. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 911-917 10.1002/adfm.201002227
18. Yan, K.; Peng, H.; Zhou, Y.; Li, H.; Liu, Z. Nano Lett. 2011, 11, 1106-1110 10.1021/nl104000b
19. Liu, L.; Zhou, H.; Cheng, R.; Yu, W. J.; Liu, Y.; Chen, Y.; Shaw, J.; Zhong, X.; Huang, Y.; Duan, X. ACS Nano 2012, 6, 8241-8249 10.1021/nn302918x
20. Sun, Z.; Raji, A. R. O.; Zhu, Y.; Xiang, C.; Yan, Z.; Kittrell, C.; Samuel, E. L. G.; Tour, J. M. ACS Nano 2012, 6, 9790-9796 10.1021/nn303328e
21. Lu, C. C.; Lin, Y. C.; Liu, Z.; Yeh, C. H.; Suenaga, K.; Chiu, P. W. ACS Nano 2013, 7, 2587-2594 10.1021/nn3059828
22. Wu, Y.; Chou, H.; Ji, H.; Wu, Q.; Chen, S.; Jiang, W.; Hao, Y.; Kang, J.; Ren, Y.; Piner, R. D.; Ruoff, R. S. ACS Nano 2012, 6, 7731-7738 10.1021/nn301689m
23. Li, X.; Cai, W.; Colombo, L.; Ruoff, R. S. Nano Lett. 2009, 9, 4268-4272 10.1021/nl902515k
24. Chae, S. J.; Güneş, F.; Kim, K. K.; Kim, E. S.; Han, G. H.; Kim, S. M.; Shin, H. J.; Yoon, S. M.; Choi, J. Y.; Park, M. H.; Yang, C. W.; Pribat, D.; Lee, Y. H. Adv. Mater. 2009, 21, 2328-2333 10.1002/adma.200803016
25. Chen, S.; Cai, W.; Piner, R. D.; Suk, J. W.; Wu, Y.; Ren, Y.; Kang, J.; Ruoff, R. S. Nano Lett. 2011, 11, 3519-3525 10.1021/nl201699j
26. Yang, C.; Wu, T.; Wang, H.; Zhang, G.; Sun, J.; Lu, G.; Niu, T.; Li, A.; Xie, X.; Jiang, M. Small 2016, 12, 2009-2013 10.1002/smll.201503658
27. Takesaki, Y.; Kawahara, K.; Hibino, H.; Okada, S.; Tsuji, M.; Ago, H. Chem. Mater. 2016, 28, 4583-4592 10.1021/acs.chemmater.6b01137
28. Li, Q.; Chou, H.; Zhong, J. H.; Liu, J. Y.; Dolocan, A.; Zhang, J.; Zhou, Y.; Ruoff, R. S.; Chen, S.; Cai, W. Nano Lett. 2013, 13, 486-490 10.1021/nl303879k
29. Nie, S.; Wu, W.; Xing, S.; Yu, Q.; Bao, J.; Pei, S.; McCarty, K. F. New J. Phys. 2012, 14, 093028 10.1088/1367-2630/14/9/093028
30. Hao, Y.; Wang, L.; Liu, Y.; Chen, H.; Wang, X.; Tan, C.; Nie, S.; Suk, J. W.; Jiang, T.; Liang, T.; Xiao, J.; Ye, W.; Dean, C. R.; Yakobson, B. I.; McCarty, K. F.; Kim, P.; Hone, J.; Colombo, L.; Ruoff, R. S. Nat. Nanotechnol. 2016, 11, 426-431 10.1038/nnano.2015.322
31. Xie, J.; Spallas, J. Microsc. Microanal. 2013, 19, 370-371
32. Park, M. H.; Kim, T. H.; Yang, C. W. Surf. Interface Anal. 2012, 44, 1538-1541 10.1002/sia.4995
33. Nguyen, V. L.; Shin, B. G.; Duong, D. L.; Kim, S. T.; Perello, D.; Lim, Y. J.; Yuan, Q. H.; Ding, F.; Jeong, H. Y.; Shin, H. S.; Lee, S. M.; Chae, S. H.; Vu, Q. A.; Lee, S. H.; Lee, Y. H. Adv. Mater. 2015, 27, 1376-1382 10.1002/adma.201404541
34. Malard, L. M.; Pimenta, M. A.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S. Phys. Rep. 2009, 473, 51-87 10.1016/j.physrep.2009.02.003
35. Ni, Z.; Wang, Y.; Yu, T.; Shen, Z. Nano Res. 2008, 1, 273-291 10.1007/s12274-008-8036-1
36. Lee, J. E.; Ahn, G.; Shim, J.; Lee, Y. S.; Ryu, S. Nat. Commun. 2012, 3, 1024 10.1038/ncomms2022
37. Neumann, C.; Reichardt, S.; Venezuela, P.; Drögeler, M.; Banszerus, L.; Schmitz, M.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Mauri, F.; Beschoten, B.; Rotkin, S. V.; Stampfer, C. Nat. Commun. 2015, 6, 8429 10.1038/ncomms9429
38. Neumann, C.; Reichardt, S.; Drögeler, M.; Terrés, B.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Beschoten, B.; Rotkin, S. V.; Stampfer, C. Nano Lett. 2015, 15, 1547-1552 10.1021/nl5038825
39. Kim, K.; Coh, S.; Tan, L. Z.; Regan, W.; Yuk, J. M.; Chatterjee, E.; Crommie, M. F.; Cohen, M. L.; Louie, S. G.; Zettl, A. Phys. Rev. Lett. 2012, 108, 246103 10.1103/PhysRevLett.108.246103
40. Ni, Z.; Liu, L.; Wang, Y.; Zheng, Z.; Li, L. J.; Yu, T.; Shen, Z. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2009, 80, 125404 10.1103/PhysRevB.80.125404
41. Havener, R. W.; Zhuang, H.; Brown, L.; Hennig, R. G.; Park, J. Nano Lett. 2012, 12, 3162-3167 10.1021/nl301137k
42. Warner, J. H.; Schaeffel, F.; Bachmatiuk, A.; Rummeli, M. H. Graphene: fundamentals and emergent applications; Elsevier: Waltham, 2013; p 282.
43. https://www.grc.nasa.gov/WWW/CEAWeb/ceaHome.htm.
44. Abánades, A.; Ruiz, E.; Ferruelo, E. M.; Hernández, F.; Cabanillas, A.; Martínez-Val, J. M.; Rubio, J. A.; López, C.; Gavela, R.; Barrera, G.; Rubbia, C.; Salmieri, D.; Rodilla, E.; Gutiérrez, D. Int. J. Hydrogen Energy 2011, 36, 12877-12886 10.1016/j.ijhydene.2011.07.081
45. Hirsch, D.; Epstein, M.; Steinfeld, A. Int. J. Hydrogen Energy 2001, 26, 1023-1033 10.1016/S0360-3199(01)00040-4
46. Dahl, J. K.; Buecher, K. J.; Weimer, A. W.; Lewandowski, A.; Bingham, C. Int. J. Hydrogen Energy 2004, 29, 725-736 10.1016/j.ijhydene.2003.08.009
47. Abánades, S.; Flamant, G. Sol. Energy 2006, 80, 1321-1332 10.1016/j.solener.2005.11.004
48. Kogan, M.; Kogan, A. Int. J. Hydrogen Energy 2003, 28, 1187-1198 10.1016/S0360-3199(02)00282-3
49. Vlassiouk, I.; Regmi, M.; Fulvio, P.; Dai, S.; Datskos, P.; Eres, G.; Smirnov, S. ACS Nano 2011, 5, 6069-6076 10.1021/nn201978y
50. Robertson, A. W.; Warner, J. H. Nano Lett. 2011, 11, 1182-1189 10.1021/nl104142k
51. Han, G. H.; Chae, S. J.; Kim, E. S.; Güneş, F.; Lee, I. H.; Lee, S. W.; Lee, S. Y.; Lim, S. C.; Jeong, H. K.; Jeong, M. S.; Lee, Y. H. ACS Nano 2011, 5, 263-268 10.1021/nn1026438
52. Artyukhov, V. I.; Liu, Y.; Yakobson, B. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 15136-15140 10.1073/pnas.1207519109
53. Witten, T. A., Jr.; Sander, L. M. Phys. Rev. Lett. 1981, 47, 1400-1403 10.1103/PhysRevLett.47.1400
54. Bartelt, N. C.; McCarty, K. F. MRS Bull. 2012, 37, 1158-1165 10.1557/mrs.2012.237
55. Han, G. H.; Güneş, F.; Bae, J. J.; Kim, E. S.; Chae, S. J.; Shin, H. J.; Choi, J. Y.; Pribat, D.; Lee, Y. H. Nano Lett. 2011, 11, 4144-4148 10.1021/nl201980p