The Winner Takes It All: Carbon Supersedes Hexagonal Boron Nitride with Graphene on Transition Metals at High Temperatures.
2D materials
adsorption energy
carbon
graphene
hexagonal boron nitride
pyrolysis
Journal
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
ISSN: 1613-6829
Titre abrégé: Small
Pays: Germany
ID NLM: 101235338
Informations de publication
Date de publication:
Dec 2022
Dec 2022
Historique:
revised:
26
09
2022
received:
23
08
2022
pubmed:
2
11
2022
medline:
2
11
2022
entrez:
1
11
2022
Statut:
ppublish
Résumé
The production of high-quality hexagonal boron nitride (h-BN) is essential for the ultimate performance of 2D materials-based devices, since it is the key 2D encapsulation material. Here, a decisive guideline is reported for fabricating high-quality h-BN on transition metals. It is crucial to exclude carbon from the h-BN related process, otherwise carbon prevails over boron and nitrogen due to its larger binding energy, thereupon forming graphene on metals after high-temperature annealing. The surface reaction-assisted conversion from h-BN to graphene with high-temperature treatments is demonstrated. The pyrolysis temperature T
Identifiants
pubmed: 36319466
doi: 10.1002/smll.202205184
doi:
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2205184Subventions
Organisme : Horizon 2020 Framework Programme Graphene Flagship Core 3
ID : 881603
Organisme : Foundation for Research in Science and the Humanities
ID : FK-21-116
Informations de copyright
© 2022 Wiley-VCH GmbH.
Références
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.
A. K. Geim, I. V. Grigorieva, Nature 2013, 499, 419.
S. J. Cartamil-Bueno, M. Cavalieri, R. Wang, S. Houri, S. Hofmann, H. S. J. van der Zant, npj 2D Mater. Appl. 2017, 1, 16.
S. P. Surwade, S. N. Smirnov, I. V. Vlassiouk, R. R. Unocic, G. M. Veith, S. Dai, S. M. Mahurin, Nat. Nanotechnol. 2015, 10, 459.
T. T. Tran, K. Bray, M. J. Ford, M. Toth, I. Aharonovich, Nat. Nanotechnol. 2016, 11, 37.
L. Banszerus, M. Schmitz, S. Engels, J. Dauber, M. Oellers, F. Haupt, K. Watanabe, T. Taniguchi, B. Beschoten, C. Stampfer, Sci. Adv. 2015, 1, e1500222.
C. R. Dean, A. F. Young, I. Meric, C. Lee, L. Wang, S. Sorgenfrei, K. Watanabe, T. Taniguchi, P. Kim, K. L. Shepard, J. Hone, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 722.
A. Nagashima, N. Tejima, Y. Gamou, T. Kawai, C. Oshima, Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 3918.
M. Corso, W. Auwärter, M. Muntwiler, A. Tamai, T. Greber, J. Osterwalder, Science 2004, 303, 217.
W. Auwärter, Surf. Sci. Rep. 2019, 74, 1.
T.-A. Chen, C.-P. Chuu, C.-C. Tseng, C.-K. Wen, H. S. P. Wong, S. Pan, R. Li, T.-A. Chao, W.-C. Chueh, Y. Zhang, Q. Fu, B. I. Yakobson, W.-H. Chang, L.-J. Li, Nature 2020, 579, 219.
A. Hemmi, H. Cun, S. Brems, C. Huyghebaert, T. Greber, J. Phys. Mater. 2021, 4, 044012.
E. Ćavar, R. Westerström, A. Mikkelsen, E. Lundgren, A. Vinogradov, M. L. Ng, A. Preobrajenski, A. Zakharov, N. Mårtensson, Surf. Sci. 2008, 602, 1722.
K. M. Omambac, M. Petrović, P. Bampoulis, C. Brand, M. A. Kriegel, P. Dreher, D. Janoschka, U. Hagemann, N. Hartmann, P. Valerius, T. Michely, F. J. Meyer zu Heringdorf, M. Horn-von Hoegen, ACS Nano 2021, 15, 7421.
H. Cun, Z. Miao, A. Hemmi, Y. Al-Hamdani, M. Iannuzzi, J. Osterwalder, M. S. Altman, T. Greber, ACS Nano 2021, 15, 1351.
S. Beniwal, J. Hooper, D. P. Miller, P. S. Costa, G. Chen, S.-Y. Liu, P. A. Dowben, E. C. H. Sykes, E. Zurek, A. Enders, ACS Nano 2017, 11, 2486.
A. Khanaki, H. Tian, Z. Xu, R. Zheng, Y. He, Z. Cui, J. Yang, J. Liu, Nanotechnology 2017, 29, 035602.
L. Cheng, J. Meng, X. Pan, Y. Lu, X. Zhang, M. Gao, Z. Yin, D. Wang, Y. Wang, J. You, J. Zhang, E. Xie, Nanoscale 2019, 11, 10454.
H. Tian, A. Khanaki, P. Das, R. Zheng, Z. Cui, Y. He, W. Shi, Z. Xu, R. Lake, J. Liu, Nano Lett. 2018, 18, 3352.
Y. He, H. Tian, A. Khanaki, W. Shi, J. Tran, Z. Cui, P. Wei, J. Liu, Appl. Surf. Sci. 2019, 498, 143851.
V. Babenko, Y. Fan, V.-P. Veigang-Radulescu, B. Brennan, A. J. Pollard, O. Burton, J. A. Alexander-Webber, R. S. Weatherup, B. Canto, M. Otto, D. Neumaier, S. Hofmann, 2D Mater. 2020, 7, 024005.
S. Angizi, M. A. Akbar, M. Darestani-Farahani, P. Kruse, ECS J. Solid State Sci. Technol. 2020, 9, 083004.
G. Kim, H. Lim, K. Y. Ma, A.-R. Jang, G. H. Ryu, M. Jung, H.-J. Shin, Z. Lee, H. S. Shin, Nano Lett. 2015, 15, 4769.
S. Berner, M. Corso, R. Widmer, O. Groening, R. Laskowski, P. Blaha, K. Schwarz, A. Goriachko, H. Over, S. Gsell, M. Schreck, H. Sachdev, T. Greber, J. Osterwalder, Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 5115.
S. Gsell, M. Fischer, M. Schreck, B. Stritzker, J. Cryst. Growth 2009, 331, 3731.
A. Hemmi, C. Bernard, H. Y. Cun, S. Roth, M. Klöckner, T. Kälin, M. Weinl, S. Gsell, M. Schreck, J. Osterwalder, T. Greber, Rev. Sci. Instrum. 2014, 85, 035101.
A. Goriachko, A. A. Zakharov, H. Over, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 10423.
A. Hemmi, H. Cun, S. Roth, J. Osterwalder, T. Greber, J. Vac. Sci. Technol., A 2014, 32, 023202.
P. Hohenberg, W. Kohn, Phys. Rev. 1964, 136, B864.
G. Hechenblaikner, T. Ziegler, I. Biswas, C. Seibel, M. Schulze, N. Brandt, A. Schöll, P. Bergner, F. T. Reinert, J. Appl. Phys. 2012, 111, 124914.
M. Allan, S. Berner, M. Corso, T. Greber, J. Osterwalder, Nanoscale Res. Lett. 2007, 2, 94.
H. Y. Cun, M. Iannuzzi, A. Hemmi, J. Osterwalder, T. Greber, ACS Nano 2014, 8, 7423.
P. Sutter, J. T. Sadowski, E. Sutter, Phys. Rev. B 2009, 80, 245411.
M. Gao, Y. Pan, L. Huang, H. Hu, L. Z. Zhang, H. M. Guo, S. X. Du, H.-J. Gao, Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 033101.
I. I. Klimovskikh, S. S. Tsirkin, A. G. Rybkin, A. A. Rybkina, M. V. Filianina, E. V. Zhizhin, E. V. Chulkov, A. M. Shikin, Phys. Rev. B 2014, 90, 235431.
I. Hernández-Rodríguez, J. M. García, J. A. Martín-Gago, P. L. de Andrés, J. Méndez, Diamond Relat. Mater. 2015, 57, 58.
G. W. Cushing, V. Johánek, J. K. Navin, I. Harrison, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 4759.
A. Hemmi, H. Y. Cun, G. Tocci, A. Epprecht, B. Stel, M. Lingenfelder, L. H. de Lima, M. Muntwiler, J. Osterwalder, M. Iannuzzi, T. Greber, Nano Lett. 2019, 19, 5998.
T. Greber, O. Raetzo, T. J. Kreutz, P. Schwaller, W. Deichmann, E. Wetli, J. Osterwalder, Rev. Sci. Instrum. 1997, 68, 4549.
H. Y. Cun, M. Iannuzzi, A. Hemmi, S. Roth, J. Osterwalder, T. Greber, Nano Lett. 2013, 13, 2098.
P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini, M. Calandra, R. Car, C. Cavazzoni, D. Ceresoli, G. L. Chiarotti, M. Cococcioni, I. Dabo, A. Dal Corso, S. de Gironcoli, S. Fabris, G. Fratesi, R. Gebauer, U. Gerstmann, C. Gougoussis, A. Kokalj, M. Lazzeri, L. Martin-Samos, N. Marzari, F. Mauri, R. Mazzarello, S. Paolini, A. Pasquarello, L. Paulatto, C. Sbraccia, S. Scandolo, G. Sclauzero, A. P. Seitsonen, et al., J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 395502.
J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.