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Fabrication and imaging of oxidation-free phosphorene
David Lamprecht
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physics
Betreuer*in
Jani Kotakoski
DOI
10.25365/thesis.73648
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13712.27965.586595-9
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Schwarzer Phosphor (Phosphoren) ist ein Material aus der Klasse der niedrigdimensionalen Materialien, welches aufgrund der anisotropen Struktur und guter elektronischen, optischen und mechanischen Materialeigenschaften als zukunftsträchtiger Werkstoff für elektronische und opto-elektronische Anwendungen gilt. In der Praxis ist die Anwendbarkeit von Phosphoren jedoch durch bedingte Umweltstabilität stark eingeschränkt. Um Schutzmechanismen gegen Umwelteinflüsse zu entwickeln, müssen die Mechanismen dieser Instabilität bis auf atomarer Größenordnung untersucht werden. In dieser Arbeit wurden Phosphoren Proben unter einer Argon Atmosphäre hergestellt und in einem Rasterelektronenmikroskop abgebildet. Durch die einzigartigen Eigenschaften des CANVAS ultra-hoch-Vakuum Systems können die Proben dabei ohne Kontakt zur Außenwelt transportiert, gelagert und bearbeitet werden. Eine Untersuchung der Proben ergab großflächige Kontamination durch Kohlenwasserstoffe, daher wurden einige Reinigungsmethoden getestet. Zusätzlich konnte die Amorphisierung einer dünnen Phosphoren Probe durch Laser-Bearbeitung beobachtet werden. Da Phosphoren unter Einfluss des Elektronen-Strahls Schicht-für-Schicht abgetragen wird, wurden Phosphorene-Graphen Heterostrukturen hergestellt, welche eine erhöhte Stabilität aufweisen. In einer Diskussion der Abtragungsmechanismen stellte sich chemisches Ätzen als ein wichtiger Faktor heraus. Ein signifikanter Teil der Ätzstoffe stammt dabei wahrscheinlich aus der Kontamination, welche große Teile der Proben bedeckt.
Abstract
(Englisch)
Black phosphorous (BP) is a two-dimensional material that has attracted a huge amount of interest due to its anisotropic structure and promising electronic, optical and mechanical properties. However, BP degrades rapidly under ambient conditions, which severely limits its usefulness in applications. In order to find degradation-mitigating strategies, it is important to understand the degradation mechanisms down to the atomic scale. In this study, BP samples were produced in an inert atmosphere, and introduced into the CANVAS ultra high vacuum system without being exposed to ambient conditions. As the samples were nonetheless severely contaminated by hydrocarbon compounds, several cleaning methods were tested. Additionally, the amorphization of few-layer BP under laser irradiation was observed. The degradation mechanisms are discussed and the role of chemical etching due to reactive oxygen species in the BP surface contamination is emphasised. To increase the stability of BP under the electron beam, BP-graphene heterostructures were also produced and analyzed. The heterostructures disintegrated significantly slower than pure BP, which makes it easier to study the properties of thin BP samples.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
STEM Phosporene
Schlagwörter
(Englisch)
STEM Phosphorone dry-transfer
Autor*innen
David Lamprecht
Haupttitel (Englisch)
Fabrication and imaging of oxidation-free phosphorene
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
vi, 72 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Jani Kotakoski
Klassifikationen
33 Physik > 33.61 Festkörperphysik ,
33 Physik > 33.68 Oberflächen. Dünne Schichten. Grenzflächen
AC Nummer
AC16868398
Utheses ID
67032
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |