Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Volltext zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-1045112
Peña Unigarro, Andres David
Gemming, Sibylle (Prof. Dr.) ; Günther, Florian (Prof. Dr.) (Gutachter)
Simulation of proximity effects in epitaxial graphene systems
Kurzfassung in deutsch
Epitaktisches Graphen auf SiC unterliegt starken Substratwechselwirkungen, welche seine intrinsischen elektronischen Eigenschaften unterdrücken. Diese Arbeit nutzt die Dichtefunktionaltheorie (DFT) sowie die dichtefunktional tight-binding (DFTB), um die Interkalation von Si, Pb und Bi als Strategie zur Entkopplung des Graphens vom Substrat zu untersuchen. Die Stabilität und die elektronische Struktur der (1X1)- und 30R-Phasen werden charakterisiert. Zusätzlich wird eine interkalierte Bismuthen-Phase untersucht. Ein zentraler Beitrag dieser Arbeit ist die Entwicklung und Validierung einer neuen Slater-Koster-(SK)-Parametrisierung, die zuverlässige DFTB-Simulationen dieser Grenzflächen ermöglicht. Großskalige Heterostruktursimulationen zeigen ferner, dass die Interkalation den Dirac-Kegel des Graphens wiederherstellt, während die Art und Konfiguration des Interkalats die Hybridisierung sowie Effekte der Spin-Bahn-Kopplung (SOC) modulieren. Diese Ergebnisse liefern einen theoretischen Rahmen für die gezielte Einstellung der elektronischen und Spin-Eigenschaften von Graphen durch Interkalation.
Kurzfassung in englisch
Epitaxial graphene on SiC experiences strong substrate interactions that suppress its intrinsic electronic properties. This thesis employs density functional theory (DFT) and density functional tight-binding (DFTB) to investigate Si, Pb, and Bi intercalation as a strategy to decouple graphene from the substrate. The stability and electronic structure of (1X1) and 30R phases are characterized. Additionally, an intercalated bismuthene phase is investigated. A central contribution is the development and validation of a new Slater-Koster (SK) parametrization enabling reliable DFTB simulations of these interfaces. Large-scale heterostructure simulations further show that intercalation restores the graphene Dirac cone, while the intercalant species and configuration tune hybridization and spin-orbit coupling (SOC) effects. These findings provide a framework for tailoring the electronic and spin properties of graphene through intercalation.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Professur Theoretische Physik quantenmechanischer Prozesse und Systeme | |
| Fakultät: | Fakultät für Naturwissenschaften | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Gemming, Sibylle (Prof. Dr.) | |
| DOI: | doi:10.60687/2026-0097 | |
| SWD-Schlagwörter: | Dichtefunktionaltheorie , Graphen , Spin-Bahn-Wechselwirkung , Interkalation | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | DFT , DFTB , Graphen , Interkalation , Spin-Bahn-Kopplung | |
| Freie Schlagwörter (Englisch): | DFT , DFTB , graphene , intercalation , spin-orbit coupling | |
| DDC-Sachgruppe: | Naturwissenschaften und Mathematik, Physik | |
| Sprache: | englisch | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 06.05.2026 | |
| OA-Lizenz | CC BY 4.0 |
