- Titel
- Simulation of proximity effects in epitaxial graphene systems
- Zitierfähige Url:
- https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-1045112
- Erstveröffentlichung
- 2026
- Datum der Einreichung
- 12.02.2026
- Datum der Verteidigung
- 06.05.2026
- DOI
- https://doi.org/10.60687/2026-0097
- Abstract (DE)
- 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.
- Abstract (EN)
- 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.
- Freie Schlagwörter (DE)
- DFT, DFTB, Graphen, Interkalation, Spin-Bahn-Kopplung
- Freie Schlagwörter (EN)
- DFT, DFTB, graphene, intercalation, spin-orbit coupling
- Klassifikation (DDC)
- 500
- 530
- Normschlagwörter (GND)
- Dichtefunktionaltheorie, Graphen, Spin-Bahn-Wechselwirkung, Interkalation
- GutachterIn
- Prof. Dr. Sibylle Gemming
- Prof. Dr. Florian Günther
- BetreuerIn Hochschule / Universität
- Prof. Dr. Sibylle Gemming
- Den akademischen Grad verleihende / prüfende Institution
- Technische Universität Chemnitz, Chemnitz
- Version / Begutachtungsstatus
- angenommene Version / Postprint / Autorenversion
- URN Qucosa
- urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-1045112
- Veröffentlichungsdatum Qucosa
- 18.05.2026
- Dokumenttyp
- Dissertation
- Sprache des Dokumentes
- Englisch
- Lizenz / Rechtehinweis
CC BY 4.0