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The impact of ultraviolet laser excitation during Raman spectroscopy of hexagonal boron nitride thin films
2020, Karim, Marwa, Lopes, Joao Marcelo J., Ramsteiner, Manfred
We utilized excitation in the ultraviolet (UV) spectral range for the study of hexagonal boron nitride (h-BN) thin films on different substrates by Raman spectroscopy. Whereas UV excitation offers fundamental advantages for the investigation of h-BN and heterostructures with graphene, the actual Raman spectra recorded under ambient conditions reveal a temporal decay of the signal intensity. The disappearance of the Raman signal is found to be induced by thermally activated chemical reactions with ambient molecules at the h-BN surface. The chemical reactions could be strongly suppressed under vacuum conditions which, however, favor the formation of a carbonaceous surface contamination layer. For the improvement of the signal-to-noise ratio under ambient conditions, we propose a line-scan method for the acquisition of UV Raman spectra in atomically thin h-BN, a material which is expected to play a key role in future technologies based on 2D van der Waals heterostructures. © 2020 The Authors. Journal of Raman Spectroscopy published by John Wiley & Sons Ltd
Growth of graphene/hexagonal boron nitride heterostructures using molecular beam epitaxy
2018, Nakhaie, Siamak
Zweidimensionale (2D) Materialien bieten eine Vielzahl von neuartigen Eigenschaften und sind aussichtsreich Kandidaten für ein breites Spektrum an Anwendungen. Da hexagonales Bornitrid (h-BN) für eine Integration in Heterostrukturen mit anderen 2D Materialien geeignet ist, erweckte dieses in letzter Zeit großes Interesse. Insbesondere van-der-Waals-Heterostrukturen, welche h-BN und Graphen verbinden, weisen viele potenzielle Vorteile auf, verbleiben in ihrer großflächigen Herstellung von kontinuierlichen Filmen allerdings problematisch. Diese Dissertation stellt eine Untersuchung betreffend des Wachstums von h-BN und vertikalen Heterostrukturen von Graphen und h-BN auf Ni-Substraten durch Molekularstrahlepitaxie (MBE) vor. Zuerst wurde das Wachstum von h-BN mittels elementarer B- und N-Quellen auf Ni als Wachstumssubstrat untersucht. Kristalline h-BN-Schichten konnten durch Raman-spektroskopie nachgewiesen werden. Wachstumsparameter für kontinuierliche und atomar dünne Schichten wurden erlangt. Das Keimbildungs- und Wachstumsverhalten so wie die strukturelle Güte von h-BN wurden mittels einer systemischen Veränderung der Wachstumstemperatur und -dauer untersucht. Die entsprechenden Beobachtungen wie der Änderungen der bevorzugten Keimbildungszentren, der Kristallgröße und der Bedeckung des h-BN wurden diskutiert. Ein Wachstum von großflächigen vertikalen h-BN/Graphen Heterostrukturen (h-BN auf Graphen) konnte mittels einem neuartigen, MBE-basierenden Verfahren demonstriert werden, welche es h-BN und Graphen jeweils erlaubt sich in der vorteilhaften Wachstumsumgebung, welche von Ni bereitgestellt wird, zu formen. In diesem Verfahren formt sich Graphen an der Schnittstelle von h-BN und Ni durch Präzipitation von zuvor in der Ni-Schicht eingebrachten C-Atomen. Schließlich konnte noch ein großflächiges Wachstum von Graphen/h-BN-Heterostrukturen (Graphen auf h-BN) durch das direkte abscheiden von C auf MBE-gewachsenen h-BN gezeigt werden.