Formation of graphene-capped cobalt silicides

Исследован процесс формирования силицидов кобальта в области интерфейса графен-карбид кремния путем интеркалирования кобальтом и кремнием однослойного графена, выращенного на политипах 4H- и 6H-SiC(0001). Эксперименты проведены in situ в условиях сверхвысокого вакуума. Анализ образцов проводился методами фотоэлектронной спектроскопии высокого энергетического разрешения с использованием синхротронного излучения и дифракции медленных электронов, а также методами комбинационного рассеяния света, атомно-силовой и кельвин-зондовой микроскопии. Толщина наносимых слоев кобальта и кремния варьировалась в диапазоне до 2 nm, а температура образцов --- от комнатной до 1000oС. Обнаружено, что атомы Со и Si, нанесенные на нагретые образцы, проникают под графен и локализуются между буферным слоем и подложкой, что приводит к трансформации буферного слоя в дополнительный слой графена. Показано, что результатом интеркалирования системы кобальтом и кремнием является формирование под двухслойным графеном твердого раствора Co-Si и силицида CoSi, покрытых поверхностной фазой Co3Si. Продемонстрирована возможность изменения толщины и состава формируемых силицидных пленок варьированием количества интеркалируемых материалов и очередности их нанесения. Ключевые слова: графен на карбиде кремния, кобальт, интеркалирование, силициды, фотоэлектронная спектроскопия.

Section: результаты и их обсуждениеunclassified

Section: Introductionunclassified

Интеркаляционный Синтез Силицидов Кобальта Под Графеном, Выращенным На Карбиде Кремния

Гребенюк¹,

Елисеев²,

Лебедев³

et al. 2020

“…Одним из актуальных направлений в исследовании функциональных материалов является изучение ультратонких слоев ферромагнетиков (Fe и Co), обладающих перпендикулярной магнитной анизотропией ( " perpendicular magnetic anisotropy", PMA) [1]. Такие монослои синтезируют путем интеркаляции магнитных атомов под графен, выращенный на поверхности (111) гексагонального никеля [2][3][4][5], оксиде кремния SiO [6,7], иридия [8,9] и ряде других подложек. В [10,11] нами были выполнены ab initio расчеты магнитных свойств монослоев Fe и Co, интеркалированных в систему Gr/Ni (111) и обладающих fcc-структурой, свойственной никелю.…”

Section: Introductionunclassified

Магнитная анизотропия покрытых графеном ультратонких слоев железа на подложке из гексагонального нитрида бора Gr/Fe/h-BN

Дунаевский¹,

Михайленко²

2020

В рамках теории функционала спиновой плотности (SDFT) впервые представлены теоретические результаты компьютерного моделирования магнитных свойств ультратонких пленок железа на немагнитной подложке из гексагонального нитрида бора Gr/Fe/h-BN. Основное внимание уделено численным исследованиям магнитной анизотропия пленок железа c гексагональной структурой, аналогичной кристаллической структуре интеркалированных пленок железа в системе Gr/Fe/Ni (111). Для этого рассчитаны полные энергии ферромагнитных структур с различными направлениями магнитных моментов атомов железа относительно поверхности пленки. Проанализировано влияние графена на магнитные свойства системы Gr/Fe/h-BN. Результаты теоретического моделирования Fe/h-BN и Gr/Fe/h-BN показывают, что в такой системе можно получить достаточно "толстые" пленки (dFe≥10 Angstrem) железа, которые будут обладать перпендикулярной магнитной анизотропией. Ключевые слова: тонкие магнитные пленки, функционал спиновой плотности, магнитное диполь-дипольное взаимодействие, магнитная кристаллографическая анизотропия.

“…Например, ферромагнитный силицид Fe 3 Si благодаря своим полуметаллическим свойствам является перспективным материалом для инжекции спинполяризованных электронов в графен. Кроме того, графен, контактирующий с силицидами железа и кобальта, находится в квазисвободном состоянии [10,11]. Однако, в литературе отсутствуют данные по формированию силицидов железа в системе графен/SiC.…”

Section: Introductionunclassified

Формирование Силицидов Железа Под Графеном, Выращенным На Поверхности Карбида Кремния

Гребенюк¹,

Елисеев²,

Лебедев³

et al. 2020

Исследован процесс формирования тонких пленок силицидов железа под графеном, выращенным на поверхности карбида кремния, путем последовательного интеркалирования графена атомами железа и кремния. Эксперименты проводились in situ в условиях сверхвысокого вакуума. Элементный состав и химическое состояние поверхности образцов, а также их атомная структура контролировались с помощью фотоэлектронной спектроскопии высокого энергетического разрешения с использованием синхротронного излучения и дифракции медленных электронов. Толщина нанесенных слоев железа и кремния варьировалась в диапазоне 0.1-2 nm, а температура отжига образцов изменялась от комнатной до 600oС. Показано, что интеркалирование системы графен/Fe/SiC кремнием приводит к образованию слоя твердого раствора Fe-Si, покрытого поверхностным силицидом Fe3Si. Полученные пленки надежно защищены графеном от воздействия окружающей среды, что открывает возможности для их практического применения. Ключевые слова: графен на карбиде кремния, железо, интеркалирование, силициды, фотоэлектронная спектроскопия.