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| 037 | _ | _ | |a RWTH-2024-00704 |
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| 100 | 1 | _ | |0 P:(DE-82)IDM06302 |a Schmitz, Hans Michael |b 0 |u rwth |
| 245 | _ | _ | |a CVD-grown graphene in high magnetic fields |c vorgelegt von Hans-Michael Schmitz, M.Sc. |h online |
| 260 | _ | _ | |a Aachen |b RWTH Aachen University |c 2024 |
| 300 | _ | _ | |a 1 Online-Ressource : Illustrationen |
| 336 | 7 | _ | |0 2 |2 EndNote |a Thesis |
| 336 | 7 | _ | |0 PUB:(DE-HGF)11 |2 PUB:(DE-HGF) |a Dissertation / PhD Thesis |b phd |m phd |
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| 500 | _ | _ | |a Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University |
| 502 | _ | _ | |a Dissertation, RWTH Aachen University, 2024 |b Dissertation |c RWTH Aachen University |d 2024 |g Fak01 |o 2024-01-16 |
| 520 | 3 | _ | |a Die chemische Gasphasenabscheidung auf metallischen Katalysatoroberflächen ist der aussichtsreichste Kandidat, um ein skalierbares Wachstum des zweidimensionalen (2D) Kohlenstoff-Allotrops Graphen (Gr) zu ermöglichen und dadurch die Tür für Anwendungen auf industriellen Skalen zu öffnen, die mit den gewöhnlich angewandten Exfolierungstechniken zum Abspalten Mikrometer-großer Gr Flocken von Graphitkristallen nicht realisierbar sind. Es wurde jedoch nachgewiesen, dass die häufig angewandten nass-chemischen Methoden zum Transfer von CVD-gewachsenem Gr (CVD-Gr) auf beliebige Substrate dessen strukturelle und elektronische Qualität verringern und so die industrielle Anwendbarkeit seiner vielen faszinierenden Eigenschaften verhindern und sogar Zweifel an die intrinsische Qualität von CVD-Gr und seiner Eignung für hoch-qualitative (HQ) Anwendungen aufkommen ließen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die intrinsische Gleichwertigkeit von CVD-Gr und exfolierten Referenzmaterial zu beweisen, indem eine kürzlich eingeführte trockene Transfermethode angewandt und verbessert wird, um CVD-Gr direkt von seinem metallischen Wachstumssubstrat hochzuheben und anschließend in anderen 2D-Materialien zu enkapsulieren, wodurch die mit nassen Transfermethoden assoziierten Qualitätsminderungen vermieden werden. Aus solchen Heterostrukturen gebaute elektronische Transportproben wurden in temperaturabängigen Magnetotransportmessungen in einem Hochfeldlabor untersucht. Quantum Hall Effekt (QHE) Messungen enthüllen eine saubere Formierung von Landau Levels (LL), die bei steigenden magnetischen Feldern und fallenden Temperaturen überlagert werden durch symmetrie-gebrochene LL und schließlich durch eine Serie klar ausgeprägter fraktionaler Qunatum Hall Zustände mit Komposit-Fermionen Füllfaktoren bis zu $\nu^* = 4$, sowie Aktivierungsenergien, die sehr gut mit denen in exfolierten Gr (Ex-Gr) Proben vergleichbar sind. The Daten beweisen erstmalig, dass die Quantenmobilitäten von CVD-Gr mit denen von Ex-Gr übereinstimmen, sofern eine geeignete Transfermethode angewandt wird. Dies erlaubt es, die CVD-Gr Proben als HQ Referenz in einem Ensemble weiterer Graphen Proben zu nutzen, die variierende Level an Unordnung aufweisen. In einer Serie weiterer Hochmagnetfeldmessungen konnte die wichtige Rolle von langreichweitiger Unordnung für die Manifestation des QHE bei Raumtemperatur (RT) geklärt werden, da ein zunehmend ausgeprägter Effekt mit zunehmendem Unordnungslevel nachgewiesen wurde und der QHE in unseren HQ CVD-Gr Proben bei 30 T sogar bereits unter 150 K verschwand. In einer ähnlichen Studie mit demselben Probenensemble wurde ein Übergang des vorherrschenden Streumechanismus im RTQHE Regime von einem extrinsischen, Unordnungs-dominierten, zu einem intrinsischen, Elektron-Phonon-dominierten Streumechanismus mit abnehmenden Unordnungslevel enthüllt. |l ger |
| 520 | _ | _ | |a The chemical vapor deposition (CVD) on metal catalyst surfaces is the most promising candidate to enable scalable growth of the two-dimensional (2D) carbon allotrope graphene (Gr), thereby opening the door to applications on industrial scales not realizable by the tape exfoliation techniques commonly applied to cleave micrometer sized Gr flakes from bulk graphite crystals. However, the widely employed wet methods to transfer CVD-grown Gr (CVD-Gr) onto arbitrary substrates were demonstrated to degrade its structural and electronic quality precluding industrial harvesting of its various fascinating properties and even casting doubts over the intrinsic quality of CVD-Gr and its suitability for high-quality (HQ) applications. This thesis aims to prove the equality of the intrinsic capabilities of CVD-Gr and the exfoliated reference material by employing and improving the recently introduced dry-transfer method for CVD-Gr, which allows a direct pick-up from the metal growth substrate and subsequent encapsulation in other 2D-materials, thus avoiding the quality degradation associated with wet transfers. Electronic transport devices patterned from such heterostructures were characterized in temperature-dependent magneto-transport measurements in a high magnetic field laboratory. Quantum Hall effect (QHE) measurements reveal a clear formation of Landau levels (LLs) that is overlayed upon increasing magnetic field and decreasing temperature by symmetry-broken LLs and, finally, by a series of clearly pronounced fractional quantum Hall states with composite fermion filling factors up to $\nu^* = 4$ and activation gaps well comparable with those observed in similar devices based on exfoliated graphene (Ex-Gr). These data prove for the first time that the quantum mobilities of CVD-Gr match those of Ex-Gr if a suitable transfer method is applied. Discarding fears of intrinsic differences to Ex-Gr, the CVD-Gr devices could be used as a HQ references within a set of other graphene devices hosting varying level of disorder. In a series of further high magnetic fields measurements, the crucial role of long range disorder for the manifestation of the QHE at room temperature (RT) could be clarified, as an increasingly pronounced effect was observed with increasing disorder level and the QHE vanishing in the HQ CVD-Gr devices well below 150 K at 30 T. In a similar study on the device set, a transition of the predominant scattering mechanism in the RTQHE regime from an extrinsic, disorder-mediated to an intrinsic, electron-phonon mediated scattering mechanism with decreasing disorder level could be revealed. |l eng |
| 588 | _ | _ | |a Dataset connected to Lobid/HBZ |
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| 653 | _ | 7 | |a room-temperature quantum Hall effect |
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| 700 | 1 | _ | |0 P:(DE-82)IDM00029 |a Morgenstern, Markus |b 2 |e Thesis advisor |u rwth |
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