Optimiertes Chipdesign für Ramanspektroskopie von Graphen Nanobändern

Graphen Nanobänder (englisch: nanoribbons, GNRs) sind der momentane Fokus meiner Arbeit, wobei insbesondere die Ramanspektroskopie eine große Rolle bei der Charakterisierung der Materialeigenschaften und -qualität spielt.

Die GNRs werden im ultrahochvakuum aus Vorläufermolekülen synthetisiert und müssen danach zur elektrischen Charakterisierung auf einen Siliziumchip mit nanostrukturierten Kontaktelektroden transferiert werden. Da die Herstellung dieser Chips recht aufwändig ist, möchten wir routinemäßig sicherstellen, dass die darauf aufgebrachten GNRs die gewünschte Qualität haben und dass wir dies nach dem Transfer unabhängig von den elektrischen Eigenschaften überprüfen können. Hierfür verwenden wir Ramanspektroskopie, womit wir anhand des spektroskopischen Fingerabdrucks präzise Informationen über die Struktur der GNRs bekommen können – insbesondere auch auf isolierenden untergründen und ohne Vakuum.

Um diese Technik routinemäßig auf allen Chips anwenden zu können, verwenden wir eine für konstruktive Interferenz optimierte Schichtfolge von Materialien zur maximierung des Raman-Signals. Diese verbindet zudem die technologischen Vorteile von weit verbreiteten Siliziumchips ohne deren störendes Hintergrundsignal, was es erlaubt sonst überlagerte aber besonders aussagekräftige Raman-Moden zu betrachten.

Eine detaillierte Beschreibung dieses Ansatzes sowie optimierter Messroutinen haben wir kürzlich veröffentlicht:

Overbeck, J., Borin Barin, G., Daniels, C., Perrin, M.L., Liang, L., Braun, O., Darawish, R., Burkhardt, B., Dumslaff, T., Wang, X., Narita, A., Müllen, K., Meunier, V., Fasel, R., Calame, M. and Ruffieux, P. (2019), Optimized Substrates and Measurement Approaches for Raman Spectroscopy of Graphene Nanoribbons. Phys. Status Solidi B, 256: 1900343. doi:10.1002/pssb.201900343
Der Preprint findet sich auf arXiv: https://arxiv.org/abs/1907.01797

Längenabhängige Mode in Graphene Nanoribbons

Graphen Nanobändchen (GNR) sind quasi-eindimensionale Kohlenstoff-basierte Materialien, die im Ultrahochvakuum aus Molekülen synthetisiert werden können. Dank dieser Strategie erhält man GNRs mit einer präzisie bis auf das letzte Atom definierten Breite und Randstruktur. Die Länge dieser GNRs ist statistisch verteilt und wird von den Syntheseparametern beeinflusst und ist von größter Relevanz dafür, dass ihre neuartigen elektronischen Eigenschaften in funktionierenden Schaltkreisen erforscht werden können. In dieser Veröffentlichung beschreiben wir, wie Raman Spektroskopie dazu benutzt werden kann, Informationen über die Länge von GNRs zu bekommen sowie deren Interaktion mit der Umgebung zu erforschen.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b05817