Advanced Characterization of Graphene grown on SiC Karakterisering av grafen växt på SiC Grafen representerar idag ett av de mest dynamiska forskningsområdena inom nanovetenskapen tack vare sina många olika tillämpningsområden (snabb elektronik, lättviktsmaterial och flexibelt). Växer man grafen, som stora homogena lager, direkt på en isolator/halvledare så kan konventionella litografiska metoder användas för mönstring och metallkontakter appliceras för att framställa elektroniska kretsar. Såväl mono- och multi-lager av grafen växta på kiselkarbid uppvisar elektroniska egenskaper liknande ett isolerat lager av grafen. Därför har grafen/SiC kommit i fokus i forskningsansträngningarna som en möjlig/lämplig väg mot ny elektronik baserad på grafen. För grafen baserad nano-elektronik så spelar möjligheterna att modifiera elekronband-strukturen, att dopa och kontaktera grafen, och att ha tillgången till stora homogena lager av grafen lager på lämpligt substrat lika viktiga roller. Bandstrukturen för ett isolerat lager klassificerar grafen som en halvledare med noll bandgap. Vissa applikationer kräver dock ett bandgap. Ett sätt att erhålla ett bandgap är att skapa en smal remsa av grafen, med en bredd på mindre än 100 Micron, och därigenom begränsa elektronerna och hålen till en *kvantbox* som splittrar energibanden. Därvid kan dock de elektroniska egenskaperna ändras eftersom yt-tillstånd skapas vid remsans kanter. Nyligen publicerade resultat visar att storleken på bandgapet också kan kontrolleras genom att tillföra varierad mängd av adsorberat väte på ytan av grafen. Detta visar att det är möjligt att skräddarsy bandgapet utan att man behöver skära grafen i smala remsor. Vi har nyligen påvisat att när grafen växt på den kiselavslutade SiC ytan exponeras till väte så interkalerar vätet, dvs vätet tränger ner under grafen och buffertlagret och binder till de översta kiselatomerna i substratet. För ett prov med ett lager grafen initialt erhålls efter exponering alltså två lager grafen. Denna upptäckt avser vi exploatera vidare genom interkalering med andra atomer. Vi planerar också undersöka hur bandstrukturen modifieras när yttillstånd satureras med olika adsorbat och kan ge n- respektive p-typ dopat grafen. Att utveckla goda metalliska kontakter till grafen är ytterligare en sak som finns ett akut behov av. Speciellt för epitaxiellt växta grafenlager så kan substratet ge bidrag av kritisk betydelse beroende på vilken metall som väljs. Tack vare sina unika egenskaper så är dessutom grafen av stort intresse för användning inom sensorapplikationer, i studier av adsorptionsfenomen från atomer till biomolekyler. Huvudsökande är en av pionjärerna i Sverige inom forskningen på grafen växt på kiselkarbid och har använt sig av de synkrotronljusbaserade karakteriserings-metoder fotoelektron-spektroskopi (XPS, ARPES), lågenergi-elektronmikroskopi (LEEM) och fotoelektron-elektronmikroskopi (PEEM) vid MAX laboratoriet i Lund. Under 2015/2016 kommer de nuvarande lagringsringarna att stängas ner under en längre tid innan den nya MAXIV ringen är i drift. Söktrycket för att erhålla mättid är dessutom numera så högt på speciellt LEEM/PEEM strållinjen så att tillräckligt med stråltid inte längre erhålls för att kunna fortsätta att hålla sig i fronten av detta snabbt växande forskningsfält. Samarbetspartnern (Dr. Tungasmita) vid Chulalongkorn University har lång erfarenhet av materialtillväxt, främst olika nitrider, och av andra karakteriseringsmetoder och har starkt intresse av att få igång grundläggande grafenforskning vid universitetet i syfte att på sikt kunna överföra erhållen kunskap för industri-tillämpningar. Vid Siam synkrotronljus laboratoriet i Nakhon Ratchasima, Thailand, har man en LEEM/PEEM, samt en fotoelektron-spektroskopi, strålinje liknande de nuvarande vid MAX-lab. Gruppen vid Chula har frågeställningar rörande sina nitridmaterial för vilka synkrotronljusstudier bör kunna ge värdefulla svar. Därför ansöks härmed om stöd för initiering av ett samarbete mellan dessa två forskningsgrupper vid LiU och Chula, ett samarbete s This project aims to integrate concepts of graphene-SiC from fundamental science to applications. The objectives are: characterizations of graphene grown under different conditions and of functionalized graphene. To understand the interactions for band engineering and contacting with overlayers are crucial issues for future graphene-based devices. This will be accomplished using advanced surface science techniques at the Siam synchrotron, together with a group at Chulalongkorn University. This group is experienced in material growth and in other material characterization techniques. The collaboration will be mutually beneficial since the plan is to include also their nitride samples. The main applicant has a good track-record in graphene research using LEEM, PEEM, etc., at MAX-lab. The results show that high-quality large-area single-layer graphene can be grown, that the carbon buffer layer can be eliminated by hydrogen exposures, and that the graphene/SiC system has potential for hydrogen storage. During part of 2015/2016 MAX-lab will be shut down before the new ring is operational. The competition at the LEEM station has led to that an insufficient amount of beamtime has been obtained lately. Therefore she is proposing collaboration between her activities and the group at Chula, with two different goals in mind; get access to required LEEM beamtime for her graphene activities at the Siam synchrotron, and establish collaboration with the Chula group on their nitrides.