Ab initio karakterisatie en functionalisatie van grafeenachtige materialen

Datum: 29 april 2015

Locatie: UAntwerpen - Campus Groenenborger - Lokaal U0.25 - Groenenborgerlaan 171 - 2020 Antwerpen

Tijdstip: 16 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Fysica

Promovendus: Jozef Sivek

Promotor: Prof. dr. Bart Partoens, Hasan Sahin

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Jozef Sivek - Faculteit Wetenschappen, Departement Fysica



Abstract

Het doel van deze thesis is het onderzoeken, op basis van ab initio berekeningen, van de eigenschappen van chemisch gedecoreerd grafeen en andere grafeenachtige, quasi tweedimensionale materialen zoals siliceen en molybdeendisulfide.

Het deel met resultaten begint met het onderzoek van de elektronische eigenschappen van dubbellaags fluorografeen naar aanleiding van eerder werk op dubbellaags grafaan. Volledig gefluorineerd dubbellaags grafeen, met een sterkte vergelijkbaar met de elastische sterkte van grafeen, vertoont een grotere elektronische bandkloof dan grafaan en enkellaags fluorografeen. Daarna bespreken we het decoreren van zuiver grafeen met titanium en zijn oxide.

We toonden aan, met het berekenen van de werkfunctie en de elektronische structuur, dat met Ti bedekt grafeen een sterke n-type dotering vertoont. Daarnaast vonden we dat titaandioxide een lagere en structuurafhankelijke ladingsdotering veroorzaakt.

Daarna worden in twee hoofdstukken de resultaten gepresenteerd betreffende gedecoreerd siliceen, een monolaag van silicium. We bespreken de oppervlaktereactiviteit, de karakteristieke veranderingen in de vibrationele eigenschappen en de invloed van Stone-Walesdefecten op de chemische en elektronische eigenschappen.

De focus ligt op atomaire adsorptie en absorptie van B, N, Al en P atomen op het functionaliseerbare siliceenoppervlak. De vorming van SW-defecten in zowel vrijstaand als ondersteund siliceen blijkt makkelijker in vergelijking met de grafietachtige oppervlaken. Bovendien reduceert het het aantal voordelige doteringssites. Het werk culmineert in het laatste deel waar een gerichte decoratie van fluorografeen en molybdeendisulfide wordt gebruikt om magnetokristallijne anisotropie-eigenschappen te induceren.

De transitiemetaalatomen W, Os, Ir, Pt, Ru, Rh en Co geadsorbeerd in enkelvoudige fluor (zwavel) vacatures, vormen stabiele structuren en induceren reusachtige magnetokristallijne anisotropie energieën met een duidelijke link tussen de as voor eenvoudige magnetisatie en het orbitaalkarakter van de elektronische toestanden rond het Ferminiveau.