Title (eng)
Automated electron-beam manipulation of graphene impurities
Parallel title (deu)
Automatisierte Elektronenstrahlmanipulation von Graphenverunreinigungen
Author
Somar Dibeh
Advisor
Toma Susi
Assessor
Toma Susi
Abstract (deu)
Graphen ist ein zweidimensionale Material welches, aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften und seines großen Potenzials für die Integration in verschiedene künftige Anwendungen, große Aufmerksamkeit erregt hat. In den letzten Jahren wurde die aberrationskorrigierte Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM) nicht nur für die Bildgebung mit atomarer Auflösung eingesetzt, sondern auch für die gezielte Erzeugung und Manipulation von Defekten in Graphen und anderen niedrigdimensionalen Materialien eingesetzt. In dieser Arbeit liegt unser Schwerpunkt auf der Untersuchung von Punktdefekten in Graphen. Leerstellen werden in das Graphengitter eingebracht welche anschließend mit einzelnen Aluminium Atomen gefüllt werden. Damit erzeuget man kovalent gebundene Al Heteroatome im Graphen Gitter. Die Charakterisierung und Analyse dieser Defekte wird mit Hilfe der Rastertransmissionselektronenmikroskopie durchgeführt. Der fokussierten Elektronenstrahl wird außerdem verwendet, um die Struktur der Probe zu verändern, indem wir die eingebetteten Heteroatome manipuliert und präzise neu positioniert werden. Diese Arbeit befasst sich mit den physikalischen und instrumentellen Beschränkungen, die eine erfolgreiche automatisierte Manipulation einzelner Atome in Graphen behindern können und liefert Erkenntnisse über die Skalierbarkeit und Kontrollierbarkeit des automatisierten Manipulationsprozesses. Die Arbeit umfasst die erfolgreiche automatisierte Manipulation von einzelnen kovalent gebundenen Si- und Al-atomen durch den Elektronenstrahl sowie die Beobachtung anderer dynamischer Prozesse während des Manipulationsprozesses.
Abstract (eng)
Graphene, the two-dimensional material, has gained significant attention due to its exceptional properties and the huge potential for being integrated in various future applications. In recent years, aberration-corrected scanning transmission electron microscopy (STEM) has been employed not only for atomic resolution imaging but also for defect engineering in graphene and other low-dimensional materials. In this thesis, our focus lies on investigating point defects in graphene. We begin by introducing vacancies into the graphene lattice, followed by the incorporation of Al single-atom impurities into these created defects. The characterization and analysis of these defects will be carried out using scanning transmission electron microscopy. Moreover, we utilize the focused electron probe of STEM to modify the structure of the graphene sample by manipulating and precisely repositioning embedded impurities. This work addresses the physical and instrumental limitations that can hinder successful automated single-atom manipulation in graphene, as well as generating insights on the scalability and controllability of the automated manipulation process. The thesis includes successful automated manipulation of both Si and Al single-atom impurities, along with the observation of other dynamics occurring under the electron beam during the manipulation process.
Keywords (deu)
GraphenFremdatomeSiliziumAluminiumRastertransmissionselektronenmikroskopieSTEMElektronenenergieverlustspektroskopieEELSAutomatisierte EinzelatommanipulationDefekttechnik
Keywords (eng)
GrapheneImpurity atomsSiliconAluminumScanning transmission electron microscopySTEMElectron energy-loss spectroscopyEELSAutomated single-atom manipulationDefect engineering
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1655477
rdau:P60550 (deu)
7, 58 Seiten : Illustrationen
Number of pages
66
Association (deu)
Title (eng)
Automated electron-beam manipulation of graphene impurities
Parallel title (deu)
Automatisierte Elektronenstrahlmanipulation von Graphenverunreinigungen
Author
Somar Dibeh
Abstract (deu)
Graphen ist ein zweidimensionale Material welches, aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften und seines großen Potenzials für die Integration in verschiedene künftige Anwendungen, große Aufmerksamkeit erregt hat. In den letzten Jahren wurde die aberrationskorrigierte Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM) nicht nur für die Bildgebung mit atomarer Auflösung eingesetzt, sondern auch für die gezielte Erzeugung und Manipulation von Defekten in Graphen und anderen niedrigdimensionalen Materialien eingesetzt. In dieser Arbeit liegt unser Schwerpunkt auf der Untersuchung von Punktdefekten in Graphen. Leerstellen werden in das Graphengitter eingebracht welche anschließend mit einzelnen Aluminium Atomen gefüllt werden. Damit erzeuget man kovalent gebundene Al Heteroatome im Graphen Gitter. Die Charakterisierung und Analyse dieser Defekte wird mit Hilfe der Rastertransmissionselektronenmikroskopie durchgeführt. Der fokussierten Elektronenstrahl wird außerdem verwendet, um die Struktur der Probe zu verändern, indem wir die eingebetteten Heteroatome manipuliert und präzise neu positioniert werden. Diese Arbeit befasst sich mit den physikalischen und instrumentellen Beschränkungen, die eine erfolgreiche automatisierte Manipulation einzelner Atome in Graphen behindern können und liefert Erkenntnisse über die Skalierbarkeit und Kontrollierbarkeit des automatisierten Manipulationsprozesses. Die Arbeit umfasst die erfolgreiche automatisierte Manipulation von einzelnen kovalent gebundenen Si- und Al-atomen durch den Elektronenstrahl sowie die Beobachtung anderer dynamischer Prozesse während des Manipulationsprozesses.
Abstract (eng)
Graphene, the two-dimensional material, has gained significant attention due to its exceptional properties and the huge potential for being integrated in various future applications. In recent years, aberration-corrected scanning transmission electron microscopy (STEM) has been employed not only for atomic resolution imaging but also for defect engineering in graphene and other low-dimensional materials. In this thesis, our focus lies on investigating point defects in graphene. We begin by introducing vacancies into the graphene lattice, followed by the incorporation of Al single-atom impurities into these created defects. The characterization and analysis of these defects will be carried out using scanning transmission electron microscopy. Moreover, we utilize the focused electron probe of STEM to modify the structure of the graphene sample by manipulating and precisely repositioning embedded impurities. This work addresses the physical and instrumental limitations that can hinder successful automated single-atom manipulation in graphene, as well as generating insights on the scalability and controllability of the automated manipulation process. The thesis includes successful automated manipulation of both Si and Al single-atom impurities, along with the observation of other dynamics occurring under the electron beam during the manipulation process.
Keywords (deu)
GraphenFremdatomeSiliziumAluminiumRastertransmissionselektronenmikroskopieSTEMElektronenenergieverlustspektroskopieEELSAutomatisierte EinzelatommanipulationDefekttechnik
Keywords (eng)
GrapheneImpurity atomsSiliconAluminumScanning transmission electron microscopySTEMElectron energy-loss spectroscopyEELSAutomated single-atom manipulationDefect engineering
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1664637
Number of pages
66
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