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E-beam manipulation of Si atoms on graphene edges with an aberration-corrected scanning transmission electron microscope

引用

Nano Research 2018年第12期11卷 6217-6226页

作者： Ondrej Dyck Songkil Kim Sergei V.Kalinin Stephen Jesse Center for Nanophase Materials Science Oak Ridge National LaboratoryOak RidgeTN 37830USA Institute for Functional Imaging of Materials Oak Ridge National LaboratoryOak RidgeTN 37830USA School of Mechanical Engineering Pusan National UniversityBusan 46241Republic of Korea

The burgeoning field of atomic-level material control holds great promise for future breakthroughs in quantum and memristive device manufacture and fundamental studies of atomic-scale chemistry. Realization of atom-by-atom control of matter represents a complex and ongoing challenge. Here, we explore the feasibility of controllable motion of dopant Si atoms at the edges of graphene via the sub-atomically focused electron beam in a scanning transmission electron microscope. We demonstrate that the graphene edges can be cleaned of Si atoms and then subsequently replenished from nearby source material. It is also shown how Si edge atoms may be “pushed” from the edge of a small hole into the bulk of the graphene lattice and from the bulk of the lattice back to the edge. This is accomplished through sputtering of the edge of the graphene lattice to bury or uncover Si dopant atoms. Finally, we demonstrate e-beam mediated hole healing and incorporation of dopant atoms. These experiments form an initial step toward general atomic-scale material control.

关键词： atomic manipulation graphene scanning transmission electron microscopy edge passivation silicon dopant electron beam dynamics

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