Chemical vapour deposition on copper is an effective way to synthesize large scale, high quality graphene monolayers. One of the factors limiting the mechanical strength and electronic properties of CVD graphene is the size of crystal domains and the presence of grain boundaries. We investigated the effects of varying growth conditions and found that decreasing methane flow and pressure led to lower graphene nucleation density and larger grain size.Strain engineering presents an opportunity to tune the electronic properties of graphene. We investigated strain in graphene on copper by Raman spectroscopy and found an upshift in the position of the 2D Raman peak with increasing CVD growth temperature. We showed that it is possible to tune the amount of compressive strain in graphene on copper by modifying the CVD growth temperature and that this leads to a shift in Fermi energy and Fermi velocity. We synthesized graphene monolayers comprised of both C-12 and C-13 carbon atoms. Several combination Raman modes were investigated and the D+D′ peak was shown to be the result of an intervalley + intravalley scattering process. Using the isotope dependent shift in Raman spectrum and the presence of strong double resonance partners for several peaks we were able to accurately determine the position of multiple Raman lines. A combination of three different laser energies allowed us to determine the dispersion of these Raman lines and map out an experimental phonon band structure for graphene. / La dépôt chimique en phase vapeur (CVD) sur le cuivre est un moyen efficace pour faire la synthèse à grande échelle de monocouches de graphène de haute qualité. L'un des facteurs limitant les propriétés mécaniques et électroniques du graphène CVD est la taille des domaines cristallins et la présence de joints de grains. Nous avons étudié les effets de la variation des conditions de croissance et constaté que la diminution de débit et de pression de méthane mène à une reduction de la densité de nucléation du graphène et à de plus grands grains. L'ingénierie de la tension offre la possibilité d'ajuster les propriétés électroniques du graphène. Nous avons étudié la tension dans le graphène sur cuivre par spectroscopie Raman et constaté un déplacement positif du pic Raman 2D avec l'augmentation de la température de croissance CVD. Nous avons montré qu'il est possible d'ajuster la quantité de compression dans le graphène sur le cuivre en modifiant la température de croissance CVD et que cela mène à un changement dans l'énergie de Fermi et la vitesse de Fermi.Nous avons synthétisé des monocouches de graphène composées d'atomes de carbone C-12 et C-13. Plusieurs modes de combinaison Raman ont été étudiés et nous avons demontré que le pic D + D′ est le résultat d'un processus de diffusion intervallée + intravallée. En exploitant la dépendance du spectre Raman sur l'isotope de carbone et la présence de partenaires de double résonance pour plusieurs pics nous avons pu déterminer avec précision la position de plusieurs lignes Raman. Une combinaison de trois énergies laser différentes nous a permis de déterminer la dispersion de ces lignes Raman et de reconstruire de manière expérimentale une structure de bande de phonon pour le graphène.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.114380 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Whiteway, Eric |
| Contributors | Michael Hilke (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Physics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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