Electronic inhomogeneities in grapheme: the role of the substrate interaction and chemical doping

Abstract

[EN] We probe the local inhomogeneities of the electronic properties of graphene at the nanoscale using scanning probe microscopy techniques. First, we focus on the study of the electronic inhomogeneities caused by the graphene-substrate interaction in graphene samples exfoliated on silicon oxide. We find that charged impurities, present in the graphenesubstrate interface, perturb the carrier density significantly and alter the electronic properties of graphene. This finding helps to understand the observed device-to-device variation typically observed in graphene-based electronic devices. Second, we probe the effect of chemical modification in the electronic properties of graphene, grown by chemical vapour deposition on nickel. We find that both the chemisorption of hydrogen and the physisorption of porphyrin molecules strongly depress the conductance at low bias indicating the opening of a bandgap in graphene, paving the way towards the chemical engineering of the electronic properties of graphene.

[ES] Hemos estudiado las inhomogeneidades locales de las propiedades electrónicas del grafeno a escala nanométrica utilizando técnicas de microscopía de sonda próxima. En primer lugar, nos centramos en el estudio de las inhomogeneidades electrónicas causadas por la interacción del grafeno con el sustrato en muestras de grafeno exfoliado sobre óxido de silicio. Encontramos que las impurezas cargadas, presentes en la interfaz entre el grafeno y el sustrato, perturban considerablemente la densidad de portadores y alteran las propiedades electrónicas del grafeno. Este hallazgo ayuda a comprender la gran variabilidad entre distintos dispositivos que se observa típicamente en dispositivos electrónicos basados en grafeno. En segundo lugar, investigamos el efecto de la modificación química de las propiedades electrónicas de grafeno, crecido sobre níquel por depósito por vapor químico. Encontramos que tanto la quimisorción de hidrógeno como la fisisorción de moléculas de porfirina logran reducir fuertemente la conductancia a bajo voltaje, lo que indica la apertura de un gap en el grafeno, allanando el camino hacia el diseño químico de las propiedades electrónicas de grafeno.