Here, we report a facile method to generate a high density of atomic-scale defects in graphene on metal foil and show how these defects affect the electronic structures of graphene layers. Our scanning tunneling microscope measurements, complemented by first-principles calculations, reveal that the atomic-scale defects result in both the intervalley and intravalley scattering of graphene. The Fermi velocity is reduced in the vicinity area of the defect due to the enhanced scattering.

1.
K. S.
Novoselov
,
A. K.
Geim
,
S. V.
Morozov
,
D.
Jiang
,
Y.
Zhang
,
S. V.
Dubonos
,
I. V.
Grigorieva
, and
A. A.
Firsov
,
Science
306
,
666
(
2004
).
2.
K. S.
Novoselov
,
A. K.
Geim
,
S. V.
Morozov
,
D.
Jiang
,
M. I.
Katsnelson
,
I. V.
Grigorieva
,
S. V.
Dubonos
, and
A. A.
Firsov
,
Nature
438
,
197
(
2005
).
3.
Y. B.
Zhang
,
Y. W.
Tan
,
H. L.
Stormer
, and
P.
Kim
,
Nature
438
,
201
(
2005
).
4.
A. K.
Geim
and
K. S.
Novoselov
,
Nature Mater.
6
,
183
(
2007
).
5.
A. H. C.
Neto
,
F.
Guinea
,
N. M. R.
Peres
,
K. S.
Novoselov
, and
A. K.
Geim
,
Rev. Mod. Phys.
81
,
109
(
2009
).
6.
S. D.
Sarma
,
S.
Adam
,
E. H.
Hwang
, and
E.
Rossi
,
Rev. Mod. Phys.
83
,
407
(
2011
).
7.
E. Y.
Andrei
,
G.
Li
, and
X.
Du
,
Rep. Prog. Phys.
75
,
056501
(
2012
).
8.
W. Y.
He
,
Z.-D.
Chu
, and
L.
He
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
066803
(
2013
).
9.
M. I.
Katsnelson
,
K. S.
Novoselov
, and
A. K.
Geim
,
Nat. Phys.
2
,
620
(
2006
).
10.
A.
Rycerz
,
J.
Tworzydlo
, and
C. W. J.
Beenakker
,
Nat. Phys.
3
,
172
(
2007
).
11.
D.
Xiao
,
W.
Yao
, and
Q.
Niu
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
236809
(
2007
).
12.
D.
Gunlycke
and
C. T.
White
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
136806
(
2011
).
13.
A. N.
Pal
,
V.
Kochat
, and
A.
Ghosh
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
196601
(
2012
).
14.
N.
Levy
,
S. A.
Burke
,
K. L.
Meaker
,
M.
Panlasigui
,
A.
Zettl
,
F.
Guinea
,
A. H. C.
Neto
, and
M. F.
Crommie
,
Science
329
,
544
(
2010
).
15.
H.
Yan
,
Y.
Sun
,
L.
He
,
J. C.
Nie
, and
M. H. W.
Chan
,
Phys. Rev. B
85
,
035422
(
2012
).
16.
H.
Yan
,
Z.-D.
Chu
,
W.
Yan
,
M.
Liu
,
L.
Meng
,
M.
Yang
,
Y.
Fan
,
J.
Wang
,
R.-F.
Dou
,
Y.
Zhang
,
Z.
Liu
,
J.-C.
Nie
, and
L.
He
,
Phys. Rev. B
87
,
075405
(
2013
).
17.
I.
Brihuega
,
P.
Mallet
,
C.
Bena
,
S.
Bose
,
C.
Michaelis
,
L.
Vitali
,
F.
Varchon
,
L.
Magaud
,
K.
Kern
, and
J.-Y.
Veuillen
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
206802
(
2008
).
18.
J.
Lahiri
,
Y.
Lin
,
P.
Bozkurt
,
I. I.
Oleynik
, and
M.
Batzill
,
Nat. Nanotechnol.
5
,
326
(
2010
).
19.
L.
Feng
,
X.
Lin
,
L.
Meng
,
J.-C.
Nie
,
J.
Ni
, and
L.
He
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
113113
, (
2012
).
20.
G. M.
Rutter
,
J. N.
Crain
,
N. P.
Guisinger
,
T.
Li
,
P. N.
First
, and
J. A.
Stroscio
,
Science
317
,
219
(
2007
).
21.
Z.
Osvath
,
G.
Vertesy
,
L.
Tapaszto
,
F.
Weber
,
Z. E.
Horvath
,
J.
Gyulai
, and
L. P.
Biro
,
Phys. Rev. B
72
,
045429
(
2005
).
22.
M. M.
Ugeda
,
D.
Fernández-Torre
,
I.
Brihuega
,
P.
Pou
,
A. J.
Martínez-Galera
,
R.
Pérez
, and
J. M.
Gómez-Rodríguez
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
116803
(
2011
).
23.
W.
Yan
,
W.-Y.
He
,
Z.-D.
Chu
,
M.
Liu
,
L.
Meng
,
R.-F.
Dou
,
Y.
Zhang
,
Z.
Liu
,
J.-C.
Nie
, and
L.
He
,
Nat. Commun.
4
,
2159
(
2013
).
24.
Y.
Hasegawa
and
Ph.
Avouris
,
Phys. Rev. Lett.
71
,
1071
(
1993
).
26.
H.
Amara
,
S.
Latil
,
V.
Meunier
,
Ph.
Lambin
, and
J.-C.
Charlier
,
Phys. Rev. B
76
,
115423
(
2007
).
27.
P.
Ruffieux
,
M.
Melle-Franco
,
O.
Gröning
,
M.
Bielmann
,
F.
Zerbetto
, and
P.
Gröning
,
Phys. Rev. B
71
,
153403
(
2005
).
28.
J. C.
Meyer
,
S.
Kurasch
,
H. J.
Park
,
V.
Skakalova
,
D.
Künzel
,
A.
Groß
,
A.
Chuvilin
,
G.
Algara-Siller
,
S.
Roth
,
T.
Iwasaki
,
U.
Starke
,
J. H.
Smet
, and
U.
Kaiser
,
Nat. Mater.
10
,
209
(
2011
).
29.
J.-H.
Chen
,
L.
Li
,
W. G.
Cullen
,
E. D.
Williams
, and
M. S.
Fuhrer
,
Nat. Phys.
7
,
535
(
2011
).
30.
W.
Yan
,
M.
Liu
,
R.-F.
Dou
,
L.
Meng
,
Z.-D.
Chu
,
Y.
Zhang
,
Z.
Liu
,
J.-C.
Nie
, and
L.
He
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
126801
(
2012
).
31.
M.
Liu
,
Y.
Zhang
,
Y.
Chen
,
Y.
Gao
,
T.
Gao
,
D.
Ma
,
Q.
Ji
,
Y.
Zhang
,
C.
Li
, and
Z.
Liu
,
ACS Nano
6
,
10581
(
2012
).
32.
B.
Wang
,
M.
Caffio
,
C.
Bromley
,
H.
Fruchtl
, and
R.
Schaub
,
ACS Nano
4
,
5773
(
2010
).
33.
M.
Sicot
,
S.
Bouvron
,
O.
Zander
,
U.
Rudiger
,
Yu. S.
Dedkov
, and
M.
Fonin
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
093115
(
2010
).
34.
M.
Sicot
,
P.
Leicht
,
A.
Zusan
,
S.
Bouvron
,
O.
Zander
,
M.
Weser
,
Y. S.
Dedkov
,
K.
Horn
, and
M.
Fonin
,
ACS Nano
6
,
151
(
2012
).
35.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4824206 for more experimental results, analysis, and details of calculation.
36.
M. M.
Ugeda
,
I.
Brihuega
,
F.
Guinea
, and
J. M.
Gomez-Rodriguez
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
096804
(
2010
).
37.
E.
Cockayne
,
G. M.
Rutter
,
N. P.
Guisinger
,
J. N.
Crain
,
P. N.
First
, and
J. A.
Stroscio
,
Phys. Rev. B
83
,
195425
(
2011
).
38.
The Fermi velocity is calculated by vF = 2(E–ED)/ℏr. Here E = eVsample, ED at ∼36 meV is the Dirac point of the sample, is the reduced Planck constant, r is the radius of the center bright spot of the FFT image.
39.
N. I.
Kovtyukhova
,
Y.
Wang
,
R.
Lv
,
M.
Terrones
,
V. H.
Crespi
, and
T. E.
Mallouk
,
J. Am. Chem. Soc.
135
,
8372
(
2013
).
40.
R.
Faccio
and
A. W.
Mombrú
,
J. Phys.: Condens. Matter
24
,
375304
(
2012
).
41.
E.
Cockayne
,
Phys. Rev. B
85
,
125409
(
2012
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.