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2022-07-06Dissertation DOI: 10.18452/24859
Fluid Molecular Layers at the Interface between Mica and 2D Materials Investigated by Optical Spectroscopy and Scanning Force Microscopy
dc.contributor.authorLin, Hu
dc.date.accessioned2022-07-06T12:41:39Z
dc.date.available2022-07-06T12:41:39Z
dc.date.issued2022-07-06none
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/25633
dc.description.abstractDie Art der zwischen den 2D-Materialien und den festen Substraten eingeschlossenen Wasserschichten ist umstritten, sowie auch ihr Einfluss auf die Eigenschaften der 2D-Materialien. In-situ-Rasterkraftmikroskopie (SFM) wurde eingesetzt, um den Benetzungsprozess von Wasser an der Grenzfläche zwischen trockenem graphen- und molybdändisulfid (MoS2)- und Glimmer zu visualisieren. In-situ Raman- und Photolumineszenzmessungen (PL) wurden durchgeführt, um zu untersuchen, wie sich die Ladungsdotierung von Graphen und die Dehnung von Graphen und MoS2 bei der Benetzung verändern. SFM-Ergebnisse zeigen, dass Wassermoleküle, die die trockene Grenzfläche benetzen, bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit eine homogene monomolekulare Schicht ausbilden. Aus Raman-Messungen kann man schließen, dass die Wasserschicht vorhandenen Ladungstransfer an der trockenen Grenzfläche blockiert, während eine Schicht aus Ethanolmolekülen dafür nicht ausreicht. Der Austausch von Ethanol gegen Wasser und umgekehrt ermöglicht eine reversible Umschaltung des Ladungstransfers an der Grenzfläche. Dehnungsänderungen von 2D-Materialien auf Glimmer mit eingeschlossenen Flüssigkeitsschichten wird in dieser Arbeit durch Dehnung eines Glimmersubstrats mit darauf exfoliertem 2D-Material untersucht. Die dadurch induzierte Dehnung in Graphen und MoS2 wird durch die Analyse der Veränderungen in den Raman- bzw. PL-Spektren ermittelt. Dabei kann eine Dehnungsrelaxation in Graphen beobachtet werden, die sich von einer „Stick-Slip-Bewegung“ bei trockener Grenzfläche zu viskosem Relaxationsverhalten verändert, wenn Wasser in die Grenzfläche interkaliert. Im Gegensatz dazu findet man in MoS2 unabhängig von der Hydratation keine viskose Relaxation.ger
dc.description.abstractThe nature of the water layers confined between 2D materials and solid substrates is disputed, also their influences on properties of 2D materials are in debate. I employ In-situ scanning force microscopy (SFM) to visualize wetting of water at the dry graphene-/molybdenum disulfide (MoS2) - mica interface. In-situ Raman and photoluminescence (PL) measurements probe charge-doping and strain change of graphene and MoS2 upon wetting. SFM results show that water molecules wetting the dry interface form a monomolecular layer at high relative humidity (RH). Raman results imply that the water layer blocks charge transfer from mica to graphene, while an ethanol monolayer allows for it. Strain changes of both 2D materials on mica with confined liquid layers are investigated by stretching a mica substrate with the 2D material exfoliated on it. The strain induced in graphene and MoS2 is inferred by analyzing changes in Raman and PL spectra, respectively. Strain relaxation in graphene changes from stick-slip for dry interface to viscous when intercalated by water. In contrast, there is no viscous relaxation in MoS2 regardless of hydration.eng
dc.language.isoengnone
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin
dc.rights(CC BY 4.0) Attribution 4.0 Internationalger
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectGraphenger
dc.subjectmolybdändisulfid (MoS2)ger
dc.subjectflüssige Molekularschichtenger
dc.subjectGrenzflächeger
dc.subjectDotierungger
dc.subjectDehnungger
dc.subjectRasterkraftmikroskopie (SFM)ger
dc.subjectRaman-Spektroskopieger
dc.subjectgrapheneeng
dc.subjectmolybdenum Disulfide (MoS2)eng
dc.subjectliquid molecular layerseng
dc.subjectinterfaceeng
dc.subjectdopingeng
dc.subjectstraineng
dc.subjectscanning force microscopy (SFM)eng
dc.subjectRaman spectroscopyeng
dc.subject.ddc530 Physiknone
dc.titleFluid Molecular Layers at the Interface between Mica and 2D Materials Investigated by Optical Spectroscopy and Scanning Force Microscopynone
dc.typedoctoralThesis
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-110-18452/25633-6
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/24859
dc.date.accepted2022-06-28
dc.contributor.refereeRabe, Jürgen P.
dc.contributor.refereeSokolov, Igor M.
dc.contributor.refereeEsser, Norbert
local.edoc.pages101none
local.edoc.type-nameDissertation
local.edoc.institutionMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultätnone

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