Untersuchung des Magnetismus von Leerstellen und Randzuständen in Graphen mittels Elektronenspinresonanz und Rastertunnelspektroskopie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt zielte auf ein besseres Verständnis der magnetischen Eigenschaften von Graphen ab. Der Magnetismus im Graphen wird durch Defekte im Material hervorgerufen. Um diese Defekte zu untersuchen, wurde einserseits die Elektronenspinresonanz eingesetzt, die unmittelbar die magnetischen Momente der Defekte addressiert. Es wurde eine Methode etabliert, die es erlaubt, die Dichte von einzelnen Leerstellen im Graphen durch Ionenbeschuß bei niedrigen Energien und niedrigen lonenflüßen präzise einzustellen. Bei kleinen Dichten der Leerstellen (≃ 0.05 Leerstellen/nm2) zeigt sich eine dominiernede Resonanz bei einem g-Faktor g = 2.009, der isolierten Leerstellen zugeordnet wird. Zwei weitere Resonanzen tauchen bei höheren Dichten mit kleineren g-Faktoren auf, die die beginnende Wechselwirkung zwischen den Leerstellen markieren, da die Resonanz bei g = 2.009 gleichzeitig verschwindet. In einem zweiten Projektteil wurde die Erweiterung der Elektronenspinresonanztechnik auf die Untersuchung einzelner Spindefekte verfolgt. Hierzu wurde ein Rastertunnelmikroskop genutzt, dessen Stromrauschen im Magnetfeld analysiert wurde. Als neue Ergebnisse dieser Methode zeigten sich: • Elektronenspin-Resonanzen, die durch die Ionisation zunächst unmagnetischer Moleküle enstehen. • Komplexe Spektren von Molekülpaaren, die theoretisch reproduziert wurden, wenn die Kopplung der Elektronenspins der beiden Moleküle über das Substrat bzw. uüber die Spitze berücksichtigt wird. • Ein Zugang zur Kernspinresonanz, die eine Oszillation im kHz-Bereich der dominierenden Frequenzen des Rauschspektrums verursacht. Dies sind sehr vielversprechende Ergebnisse auf dem Weg zu einem ganzheitlichen Verstüandnis der Spindefekte in Graphen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Fingerprints of single nuclear spin energy levels using STM – ENDOR, J. Magn. Res. 289, 107 (2018)
Yishay Manassen, Michael Averbukh, Moamen Jbara, Bernhard Siebenhofer, Alexander Shnirman, and Baruch Horovitz
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Evidence for local spots of viscous electron flow in graphene at moderate mobility, Nano Lett. 21, 9365 (2021)
Sayanti Samaddar, Jeff Strasdas, Kevin Janßen, Sven Just, Tjorven Johnsen, Zhenxing Wang, Burkay Uzlu, Sha Li, Daniel Neumaier, Marcus Liebmann, and Markus Morgenstern
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Electron spin resonance scanning tunneling microscope of non-magnetic molecules
Zion Hazan, Michael Averbukh, and Yishay Manassen
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Electron spin spectroscopy of single TEMPO dimers coupled via interfering tunneling currents
Yishay Manassen, Moamen Jbara, Michael Averbukh, Zion Hazan, Carsten Henkel, and Baruch Horovitz
