Синтез и электронная структура графена, легированного атомами азота

С помощью фотоэлектронной спектроскопии и сканирующей туннельной микроскопии изучена кристаллическая и электронная структура графена, легированного атомами азота (N-графена). Синтез N-графена из молекул триазина на поверхности Ni(111) приводит к внедрению в графен атомов азота преимущественно в пиридиновой конфигурации. Обнаружено, что включения азота значительно повышают термическую стабильность графена на никеле. Анализ электронной структуры N-графена, интеркалированного атомами золота, показал, что пиридиновый азот приводит к слабому легированию $p$-типа, подтверждая теоретические предсказания. Последующая термическая обработка позволяет конвертировать подавляющую часть атомов азота в конфигурацию замещения, приводящую к легированию $n$-типа. Показано, что кристаллическая структура полученного N-графена характеризуется локальными искажениями, предположительно вызванными неравномерным распределением примесей в слое. Полученные результаты демонстрируют высокую перспективность разработанного подхода для создания электронных устройств на основе графена с управляемым типом проводимости и концентрацией носителей заряда.