Einstellbare Graphen/MoS2 Grenzflächen durch vertikale Oberflächenfunktionalisierung

Seit der ersten Delaminierung von Graphen,¹ ist die Familie der 2D-Materialien auf beeindruckende Weise gewachsen.² 2D-Materialien besitzen außergewöhnliche optische, elektronische, mechanische und magnetische Eigenschaften und unterscheiden sich dadurch von ihren herkömmlichen makroskopischen Materialien.³ Die vertikale Schichtung verschiedener Arten von 2D-Materialien führt zu sogenannten Van-der-Waals-Heterostrukturen (vdW), wodurch Synergieeffekte zwischen den verschiedenen Komponenten auftreten. Generell werden in vdW-Heterostrukturen die Grenzen der einzelnen Materialien überwunden und neue Möglichkeiten eröffnet.⁴ Bemerkenswert sind Graphen/MoS₂-Heterostrukturen (G/MoS₂), in denen die herausragende Ladungsträgermobilität von Graphen mit den Halbleitereigenschaften von MoS₂ kombiniert werden. Hierdurch eröffnet sich ein Potenzial für leistungsstarke optoelektronische Bauelemente.⁵ Die Grenzflächenwechselwirkungen zwischen Graphen und MoS₂-Schichten bestimmen die physikalischen Eigenschaften und die Leistung der Bauelemente.^{5, 6} So wurden beispielsweise Derivate von Graphen, wie Graphenoxid und defektreiches poröses Graphen, mit MoS₂ gestapelt, um die Ladungsverteilung durch p-Dotierung in MoS₂ einzustellen.⁷ Es hat sich gezeigt, dass der Abstand zwischen den Schichten einen wichtige Einfluss auf den Ladungstransfer hat und damit die optoelektronischen Eigenschaften beeinflusst.⁸ Es ist keine triviale Aufgabe vdW-Grenzflächen im Nanomaßstab einzustellen. Das liegt daran, dass die Materialschichten dazu neigen, das niedrigste Energieniveau der Wechselwirkungen – d. h. die stabilste Anordnung – beizubehalten, es sei denn, es werden externe Störungen, wie z. B. Interkalationstechniken,⁹ angewendet. In unserem jüngsten Bericht haben wir eine einfache Strategie zur Modulation der Grenzflächenwechselwirkungen von G/MoS₂-Heterostrukturen vorgestellt, indem wir Graphen mit Oligophenylgruppen funktionalisiert haben bevor vdW-Heterostrukturen aufgebaut wurden.¹⁰ In funktionalisierten G/MoS₂-Heterostrukturen (F-G/MoS₂) wurde dabei ein Zwischenschichtabstand von 8 nm erreicht, da die Oligophenylgruppen auf Graphen als Abstandshalter dienen. Diese Konfiguration führte zu einer 5-fachen Steigerung der Photolumineszenz-Intensität (PL) von MoS₂ im Vergleich zu einer 1,8-fachen Steigerung bei umgekehrter Stapelreihenfolge. Dieses Beispiel verdeutlicht das Potenzial funktioneller Gruppen zur Anpassung der Grenzflächenkopplung und der optischen Eigenschaften von Heterostrukturen.¹⁰ Es wird darauf hingewiesen, dass bei der Funktionalisierung von Graphen mit Hilfe von Diazoniumchemie die Größe und Dicke funktioneller Gruppen nicht kontrolliert werden kann, was zu einer unzureichenden Kontrolle der Schichtabstände führt. Außerdem ist diese Methode auf die Einführung von aromatischen Abstandshaltern beschränkt. Daher ist ein universeller Ansatz für die präzise Abstimmung von Heterogrenzflächen höchst wünschenswert.

In dieser Arbeit stellen wir eine Strategie zur systematischen und effizienten Einstellung der Grenzflächen von G/MoS₂-Heterostrukturen vor. Vier funktionalisierte Graphen-Derivate werden hergestellt, wobei sich die funktionellen Gruppen (Methyl: CH₃-; tert-Butyl: C₄H₉-; Trifluormethyl: CF₃-; Pentafluorethyl: C₂F₅-), in ihrer Größe und den elektronischen Eigenschaften unterscheiden. Diese funktionalisierten Graphenschichten wurden durch Reaktion von Graphen mit hypervalenten Jodverbindungen auf milde und kontrollierbare Weise hergestellt. Als obere Schicht dient eine Einzellage MoS₂. Durch Stapelung entstehen schließlich die unterschiedlichen Heterostrukturen. Die Variation der Größe funktioneller Gruppen ermöglicht es den Abstand zwischen den Schichten auf der Nanometerskala genau einzustellen. Der Abstand bestimmt den Ladungstransfer zwischen den Schichten. Die Bindungsenergie der verschiedenen funktionalisierten G/MoS₂-Heterostrukturen werden mithilfe von Raman-, PL-Spektroskopie und Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen (DFT) im Detail untersucht. Wir haben die Struktur-Eigenschafts-Beziehung zwischen molekularen Abstandshaltern und dem Ladungstransfer der zusammengesetzten G/MoS₂-Heterostrukturen entschlüsselt, was eine praktische Grundlage für die systematische Anpassung von Heterostrukturen und ihren optoelektronischen Eigenschaften bietet.

Die Synthese der funktionalisierten G/MoS₂-Heterostrukturen ist in Schema 1 gezeigt. Sie beginnt mit der laserinduzierten Aktivierung hypervalenter Iodverbindungen zur Funktionalisierung von Graphen, gefolgt von der Stapelung einer mechanisch abgelösten Einzellage MoS₂ (Schema 1). Hypervalente Iodverbindungen wurden aufgrund ihrer einfachen Handhabung zur photochemischen Erzeugung radikalischer Zwischenprodukte ausgewählt. Diese erzeugten Radikale reagieren mit Graphen, was zu einem hohen Funktionalisierungsgrad führt, wobei nur minimale Nebenreaktionen ablaufen.¹¹ Graphen, das über chemische Gasphasenabscheidung (CVD) hergestellt wurde, wurde zunächst auf ein Si/SiO₂-Substrat übertragen. Markierungen auf dem Substrat (Schema 1a) sorgen dabei für die Lokalisierung bestimmter Bereiche (Abbildung S1). Die Graphenprobe wurde anschließend mit einer dünnen Schicht eines photoreaktiven Reagenzes, also vorgelöste hypervalente Iodverbindungen, (Diacetoxyiodo)benzol, [Bis(trifluoroacetoxy)iodo]benzol, saures Pentafluoroethyl-Togni-Reagenz oder Bis(tert-butylcarbonyloxy)iodobenzol beschichtet (Schema 1b). Anschließend wurde der 532 nm-Ramanlaser direkt auf die Probenoberflächen fokussiert, um die Zersetzung der hypervalenten Iodverbindungen auszulösen (Schema 1c), woraufhin reaktive CH₃-, CF₃-, C₂F₅- und C₄H₉-Radikale ausschließlich in den bestrahlten Bereichen erzeugt wurden. Diese erzeugten Radikale reagierten mit dem darunter liegenden Graphen, was zu den kovalent funktionalisierten Graphen-Materialien führte (Schema 1f). Anschließend wurden die nicht umgesetzten Reagenzien und physiosorbierten Nebenprodukte mit Aceton abgewaschen, wobei nur die kovalent funktionalisierten Graphen-Domänen mit CH₃-, CF₃-, C₂F₅- und C₄H₉-Gruppen zurückblieben (Schema 1d). Im letzten Schritt wurden mechanisch abgelöste MoS₂-Einzelschichten auf die funktionalisierten Bereiche der Graphenfilme mit Hilfe einer Stempeltechnik, geleitet durch die Ausrichtungsmarkierungen auf dem Träger, übertragen, wodurch die CH₃-G/MoS₂, CF₃-G/MoS₂, C₂F₅-G/MoS₂ und C₄H₉-G/MoS₂ Heterostrukturen entstanden (Schema 1e).

Um eine relativ gleichmäßige Trennung der Heterostrukturschichten durch Abstandshalter auf Basis funktioneller Gruppen zu gewährleisten, ist ein hoher kovalenter Funktionalisierungsgrad von Graphen in den mit dem Laser bestrahlten Bereichen erforderlich. Um dies zu erreichen, untersuchten wir systematisch verschiedene Laserbestrahlungsbedingungen und variierten sowohl die Bestrahlungszeit (t) als auch die Laserleistung (E) (Abbildungen S2–S5). Am Beispiel von CH₃-G zeigten die bei gleicher Bestrahlungszeit (1 ms) aufgezeichneten Raman-Spektren eine erhöhte Intensität der D-Bande bei 1350 cm⁻¹, eine verringerte Intensität der 2D-Bande bei 2680 cm⁻¹ und eine Verbreiterung der G-Bande bei 1582 cm⁻¹, wenn die Laserleistung erhöht wurde (E=1,71, 2,02, 2,34 und 2,66 mW). Ein ähnlicher Trend wurde beobachtet, wenn die Probe der gleichen Laserleistung bei längerer Bestrahlungszeit ausgesetzt wurde. Dies deutet darauf hin, dass das Graphen-Gitter mit höherer Laserleistung und längerer Bestrahlungszeit zunehmend funktionalisiert wurde. Die Defektbande im Raman-Spektrum resultiert aller Wahrscheinlichkeit nach aus der Addition von Methylradikalen auf Graphen und Wechselwirkungen mit dem Siliziumsubstrat. Bei den Wechselwirkungen handelt es sich um Reaktionen mit dem Substrat wodurch die auftretende Spannungen im Graphen durch Oberflächenfunktionalisierung abgebaut werden. So kann ein höherer Funktionalisierungsgrad von Graphen einfach durch eine höhere Laserleistung und Bestrahlungszeit erreicht werden. Wir stellten allerdings auch Verunreinigungen in einigen bestrahlten Regionen fest (Abbildung S2c und S5c), die nur dann auftraten, wenn eine höhere Laserleistung oder längere Bestrahlungszeiten angewendet wurden. Diese Verunreinigungen stammen wahrscheinlich von Resten aus nicht umgesetzten Reagenzien bzw. Nebenprodukten, wie z. B. Dimeren von Radikalen, die auf der Graphenoberfläche physisorbiert sind. Da diese Verunreinigungen die Qualität und die Eigenschaften der zusammengesetzten Heterostrukturen beeinträchtigen können, haben wir für jede funktionalisierte Probe spezifische Parameter ermittelt, um eine hoch funktionalisierte und saubere Graphenoberfläche zu erhalten: CH₃-G (E=2.02 mW, T=1 ms), CF₃-G (E=1.80 mW, T=5 ms), C₂F₅-G (E=3.53 mW, T=0.5 ms), und C₄H₉-G (E=3.30 mW, T=1 ms). Die optischen Mikroskopiebilder von CH₃-G, CF₃-G, C₂F₅-G, und C₄H₉-G befinden sich in Abbildung S6 und zeigen in den funktionalisierten Graphenbereichen keine offensichtlichen Unterschiede im Vergleich zu den nicht funktionalisierten Graphenbereichen.

Die gemittelten Raman-Spektren und die entsprechenden statistischen Histogramme des Raman-Intensitätsverhältnisses (I_D/I_G), definiert als das integrierte Signalflächenverhältnis der D- und G-Banden, für unbehandeltes Graphen und funktionalisiertes CH₃-G, CF₃-G, C₂F₅-G und C₄H₉-G sind in Abbildung 1a und 1b gezeigt. Die Parameter, einschließlich der Signalfläche und der Halbwertsbreite (FWHM) für die D-, G- und 2D-Banden in Abbildung 1a, die mithilfe der Lorentz-Funktionen ermittelt wurden, sind in Tabelle S1 zusammengefasst. Im Vergleich zu unbehandeltem Graphen zeigen die Raman-Spektren der bestrahlten Bereiche von CH₃-G, CF₃-G, C₂F₅-G und C₄H₉-G eine intensive D-Bande, eine abgeschwächte 2D-Bande und eine Verbreiterung der G-Bande (mit dem Auftreten einer D′-Bande bei 1620 cm⁻¹), was die erfolgreiche Funktionalisierung von Graphen bestätigt. Die Durchschnittswerte von I_D/I_G für CH₃-G, CF₃-G, C₂F₅-G und C₄H₉-G liegen bei 1,46, 2,18, 1,43 und 2,71, was einem Funktionalisierungsgrad (θ) von 2,44 %, 1,06 %, 2,55 % bzw. 0,64 % entspricht. Die Ermittlung des Funktionalisierungsgrads basiert auf dem I_D/I_G-θ-Modell (Abbildung S2–S5).¹² Wie bereits erwähnt, sind die hohen Funktionalisierungsgrade wahrscheinlich durch den beidseitig stattfindenden Additionsprozess an Graphen zurückzuführen, bei dem die Oberseite mit den organische Gruppen funktionalisiert wird und die Unterseite mit Si-OH-Gruppen oder adsorbiertem Wasser reagiert.¹³ Der geringste Funktionalisierungsgrad, der bei C₄H₉-G beobachtet wurde, ist wahrscheinlich auf die sterische Hinderung durch die tert-Butylgruppe zurückzuführen, die die Addition weiterer funktioneller Gruppen an benachbarte C-Atome behindert.

Die Raman-Spektren (Abbildung 1c) aller funktionalisierten G/MoS₂-Heterostrukturen weisen charakteristische Merkmale sowohl von MoS₂ als auch von Graphen auf. Zwei Raman-Banden von MoS₂, die Atmungsmode in der Ebene (E¹_2g, 385,4 cm⁻¹) und die Schwingungsmode außerhalb der Ebene (A_1g, 404,1 cm⁻¹), sind deutlich erkennbar. Die vergrößerten Raman-Banden von MoS₂ im Bereich von 340–460 cm⁻¹ sind in Abbildung 1d gezeigt. In unbehandeltem MoS₂ beträgt der Frequenzunterschied zwischen E¹_2g und A_1g 18,7 cm⁻¹, was für Einzellagen charakteristisch ist.¹⁴ Die E¹_2g Bande ist empfindlich für Verzerrungen und Dehnungen im MoS₂-Gitter.^14c Die Frequenzen der E¹_2g-Moden aller Heterostrukturen sind leicht (um 0,7 cm⁻¹) zu niedrigeren Frequenzen verschoben, im Vergleich zu denen von reinem MoS₂, was darauf hindeutet, dass MoS₂ durch das Stapeln mit reinem Graphen oder funktionalisiertem Graphen ein geringes Maß an Dehnung erfahren hat.¹⁵ Die A_1g Mode ist empfindlich gegenüber Dotierung.^{5, 16} Die Lagen der A_1g-Moden sind für die G/MoS₂, CH₃-G/MoS₂ und C₄H₉-G/MoS₂ Heterostrukturen um etwa 1,3 cm⁻¹ zu höheren Frequenzen verschoben, was eine n-Dotierung in MoS₂ anzeigt. Im Gegensatz dazu gibt es leichte Verschiebungen der A_1g-Mode um etwa 0,5 cm⁻¹ in den CF₃-G/MoS₂- und C₂F₅-G/MoS₂-Heterostrukturen, was auf einen p-Dotierungseffekt hinweist, der wahrscheinlich durch die CF₃- und C₂F₅-Gruppen verursacht wird. Die Mikroskopie-Bilder der entsprechenden CH₃-G/MoS₂-, CF₃-G/MoS₂-, C₂F₅-G/MoS₂- und C₄H₉-G/MoS₂-Heterostrukturen sind in Abbildung 2a–d dargestellt. Rasterkraftmikroskopie-Bilder (AFM) von CH₃-G/MoS₂-, CF₃-G/MoS₂-, C₂F₅-G/MoS₂- und C₄H₉-G/MoS₂-Heterostrukturen sind in Abbildung S7 gezeigt. Die Höhenprofile wurden dabei zwischen nicht funktionalisierten und funktionalisierten Bereichen der Heterostrukturen gemessen. Es wurde eine Zunahme der Dicke beobachtet: 1 nm für CH₃-G/MoS₂ und CF₃-G/MoS₂, 1,5 nm für C₂F₅-G/MoS₂ und 2 nm für C₄H₉-G/MoS₂. Dieser Anstieg spiegelt den erweiterten Schichtabstand wider, der wahrscheinlich auf die Einführung funktioneller Gruppen zwischen den 2D-Schichten zurückzuführen ist. Um mögliche Oberflächenunregelmäßigkeiten und lokale Schwankungen zu berücksichtigen, haben wir eine statistische Höhenverteilung sowohl innerhalb der G/MoS₂- als auch der funktionalisierten G/MoS₂-Regionen erstellt (Abbildung S8). Die Werte und Tendenzen der Höhenzunahmen stimmen weitestgehend mit den in Abbildung S7 gezeigten Höhenstufen überein. Wichtig ist, dass der allgemeine Trend der gemessenen Schichtabstände gut mit der Größe der funktionellen Gruppen korreliert, was darauf hindeutet, dass die Kontrolle des Schichtabstands zuverlässig gelingt.

Nun wurde der Einfluss der erzeugten G/MoS₂-Grenzflächen auf die optischen Eigenschaften von MoS₂ mit Hilfe ortsaufgelöster Raman- und PL-Messungen charakterisiert. Da das funktionalisierte Graphen zu einem erhöhten Banden-Intensitätsverhältnis der D/G-Banden führte, können die funktionalisierten Graphenbereiche eindeutig als Regionen mit höheren I_D/I_G-Werten in den entsprechenden Ramankarten identifiziert werden (Abbildung 2e–h). Die Unterschiede in den Intensitätsverhältnissen innerhalb der bestrahlten Region deuten darauf hin, dass der Funktionalisierungsgrad variiert, was vermutlich auf lokale Schwankungen der Konzentration der Reagenzien zurückgeführt werden kann. Die PL-Intensitätskarten funktionalisierter G/MoS₂-Heterostrukturen, die unter denselben Bestrahlungsbedingungen aufgenommen wurden, befinden sich in Abbildungen 2i–l. Die Bereiche, die sowohl aus funktionalisiertem Graphen (schwarz gestricheltes Rechteck) als auch aus einer Einzelschicht MoS₂ (roter gestrichelter Bereich) bestehen, zeigen eine höhere PL-Intensität von MoS₂ im Vergleich zu den Bereichen, die nicht funktionalisiertes Graphen und MoS₂ enthalten, was darauf hindeutet, dass die Effizienz der Strahlungsrekombination von MoS₂ deutlich verbessert wurde, wenn funktionalisiertes Graphen als Trägerschicht verwendet wird. Allerdings wurde eine inhomogene Verteilung der PL-Intensität in der Heterostrukturregion beobachtet, die vermutlich auf die räumliche Variation der funktionalisierten Graphen-Trägerschicht zurückzuführen ist (Abbildungen 2e–h). Trotzdem wurde die größte Fläche mit gleichmäßiger PL-Verstärkung, etwa 5×5 μm², für C₄H₉-G/MoS₂ erreicht (Abbildung 2l).

Um weitere Einblicke in das PL-Verhalten funktionalisierter G/MoS₂-Heterostrukturen zu erlangen, wurde eine detaillierte Analyse gemittelter PL-Spektren aller untersuchten Heterostrukturen durchgeführt (Abbildung 3 und S8). Die PL-Intensität von G/MoS₂ ist im Vergleich zu reinem MoS₂ etwa halbiert, was auf die starken elektronischen Wechselwirkungen und den Ladungstransfer von Graphen zu MoS₂ zurückzuführen ist. Die PL-Intensitätsmaxima der funktionalisierten G/MoS₂-Heterostrukturen waren alle im Vergleich zu reinem G/MoS₂ um das 2,6x für CH₃-G/MoS₂, 3,5x für CF₃-G/MoS₂, 4,5x für C₂F₅-G/MoS₂ und 5,0x für C₄H₉-G/MoS₂ erhöht, was sich in gezeigten PL-Kartierungskarten (Abbildung 2i–l) widerspiegelt.

Die Simulation der PL-Spektren gelingt mittels Überlagerung dreier Lorentz-Funktionen für unbehandeltes G/MoS₂ und funktionalisiertes G/MoS₂, die dem neutralen Exziton (A⁰, 1,89 eV), dem negativ geladenen Trion (A⁻, 1,85 eV) und dem B-Exziton (2,02 eV) entsprechen (Abbildung S9, Tabelle S2). Das A⁰-Exziton resultiert aus Übergängen zwischen dem Valenzband mit niedriger Spin-Orbit-Aufspaltung und dem Leitungsbandminimum, während das B-Exziton dem Übergang von Valenzband mit höherer Spin-Orbit-Aufspaltung zuzuordnen ist.¹⁷ Das A⁻-Trion besteht aus einem A⁰-Exziton, an das ein zusätzliches Elektron gebunden ist. Daher kann aus dem Verhältnis der geladenen Exzitonen zu neutralen Exzitonen (A⁻/A⁰), das Dotierungsniveau in MoS₂ abgeschätzt werden. Das PL-Spektrum von unbehandeltem MoS₂ wird von einer Trion-Bande dominiert, was auf die n-Typ-Dotierung von MoS₂ hinweist (Abbildung S9). Das PL-Spektrum von G/MoS₂ weist einen stärkeren Anteil der A⁻-Bande auf, was auf einen Elektronentransfer von Graphen in MoS₂ hindeutet. Diese erhöhte Ladungsträgerkonzentration kann zu einer erhöhten nicht-strahlenden Rekombination führen, was zu einer verringerten PL-Intensität führt, wie in Abbildung 3 gezeigt ist. Im Vergleich dazu werden die PL-Spektren funktionalisierter G/MoS₂-Heterostrukturen (Abbildung S9) von neutralen A⁰-Exzitonen dominiert, was darauf hindeutet, dass der n-Dotierungseffekt deutlich verringert wurde. Darüber hinaus verursacht die Zunahme der neutralen Exzitonen in den funktionalisierten G/MoS₂-Heterostrukturen eine Blauverschiebung im PL-Spektrum (Abbildung 3). Eine genaue Untersuchung der angepassten PL-Spektren und der relativen Population der A⁰-Bande ergab, dass die maximale Intensität der A⁰-Exzitonen von CH₃-G/MoS₂, CF₃-G/MoS₂, C₂F₅-G/MoS₂ und C₄H₉-G/MoS₂ 6,6x, 8,7x, 11,4x bzw. 13,3x höher ist als die von G/MoS₂. Es wird erwartet, dass die Verwendung einer stark p-dotierten Graphenschicht wie CF₃-G und C₂F₅-G den Elektronentransfer von MoS₂ auf das funktionalisierte Graphen fördern kann, wodurch die Bildung von neutralen Exzitonen durch die Rekombination zusätzlicher Löcher mit Elektronen verstärkt wird.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir sowohl die ursprünglichen G/MoS₂- als auch die funktionalisierten G/MoS₂-Heterostrukturen mithilfe von AFM-, Raman- und PL-Spektroskopie charakterisiert haben. Der Schichtabstand vergrößert sich in der folgenden Reihenfolge: G/MoS₂, CH₃-G/MoS₂, CF₃-G/MoS₂, C₂F₅-G/MoS₂, C₄H₉-G/MoS₂. Im Gegensatz zu reinem Graphen, das die PL von MoS₂ löscht, führt die Verwendung von funktionalisiertem Graphen als untere Schicht zu einer deutlichen Verstärkung des PL-Signals von MoS₂. Die PL-Intensität der Heterostrukturen nimmt in der folgenden Reihenfolge zu: G/MoS₂, CH₃-G/MoS₂, CF₃-G/MoS₂, C₂F₅-G/MoS₂, C₄H₉-G/MoS₂. Interessanterweise korreliert der Grad der PL-Verstärkung mit dem zunehmenden Schichtabstand, unabhängig von der Art des funktionalisierten Graphens.

Wir haben eine unkomplizierte Strategie entwickelt, um G/MoS₂-Heteroschnittstellen zu erzeugen und zu kontrollieren, indem wir die Graphen-Unterschicht mit verschiedenen funktionellen Gruppen versehen haben. Durch die Anpassung der Größe der funktionellen Gruppen, gelang es den Schichtabstand systematisch im Nanometerbereich einstellen. Der vergrößerte Schichtabstand schwächt die Bindungsenergie zwischen den Schichten, was die Effizienz des Ladungstransfers deutlich verringert und zu einer geringeren Population entsprechender Ladungsträger in MoS₂ führt. Die Modulation des Ladungstransports wiederum beeinflusst die PL-Emission von MoS₂ auf tiefgreifende Weise. Unsere vorgestellte Strategie bietet eine breite Flexibilität zur Anpassung des Abstands zwischen den 2D-Schichten und des Ladungstransports in 2D-Heterostrukturen. Dieses Konzept kann auf verschiedene vdW-Grenzflächen jenseits von Halbleiter/Metall-Grenzflächen angewandt werden, wodurch sich die Eigenschaften und die Leistung der resultierenden Systeme verbessern lassen.

Mikroskopische Aufnahme der CVD-Graphenschicht (Abbildung S1). Laserinduzierte Funktionalisierung von Graphen bei unterschiedlicher Laserleistung und Bestrahlungszeit (Abbildungen S2–S5). Mikroskopische Bilder von funktionalisiertem Graphen (Abbildung S6). AFM-Bilder und Höhenprofile von funktionalisiertem G/MoS₂ (Abbildungen S7 und S8). PL-Banden-Anpassungen für unbehandeltes MoS₂, G/MoS₂ und funktionalisiertes G/MoS₂ (Abbildung S9). Bader-Ladungsdichteunterschied von p-funktionalisiertem G/MoS₂ (Abbildung S10). Bandstruktur von G/MoS₂ (Abbildung S11) und funktionalisiertem G/MoS₂ (Abbildung S12). Parameter der angepassten Raman-Banden von Graphen durch die Lorentz-Funktion (Tabelle S1). Parameter über angepasste PL-Banden durch Lorentz-Funktionen (Tabelle S2). Zusammenfassung der durch funktionelle Gruppen vom p-Typ (Tabelle S3) und vom n-Typ (Tabelle S4) in G/MoS₂ induzierten Grenzflächenveränderungen.

Die Autoren erklären, dass keine Interessenkonflikte vorliegen.