We present a resist-free patterning technique to form electrically contacted graphene nanochannels via localized burning by a pulsed white light source. The technique uses end-point detection to stop the burning process at a fixed resistance to produce channels with resistances of 10 kΩ to 100 kΩ. Folding of the graphene sheet takes place during patterning, which provides very straight edges as identified by AFM and SEM. Electrical transport measurements for the nanochannels show a non-linear behavior of the current vs source-drain voltage as the resistance goes above 20 kΩ indicating conduction tunneling effects. Electrochemical gating was performed to further electrically characterize the constrictions produced. The method described can be interesting not only for fundamental studies correlating edge folded structures with electrical transport but also as a promising path for fabricating graphene devices in situ. Additionally, this method might also be extended to create nanochannels in other 2D materials.

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.
C.
Berger
,
Z.
Song
,
T.
Li
,
X.
Li
,
A. Y.
Ogbazghi
,
R.
Feng
,
Z.
Dai
,
A. N.
Marchenkov
,
E. H.
Conrad
,
P. N.
First
, and
W. A.
de Heer
,
J. Phys. Chem. B
108
,
19912
(
2004
).
3.
A. H.
Castro Neto
,
F.
Guinea
,
N. M. R.
Peres
,
K. S.
Novoselov
, and
A. K.
Geim
,
Rev. Mod. Phys.
81
,
109
(
2009
).
4.
I. W.
Frank
,
D. M.
Tanenbaum
,
A. M.
van der Zande
, and
P. L.
McEuen
,
J. Vac. Sci. Technol. B
25
,
2558
(
2007
).
5.
D.
Garcia-Sanchez
,
A. M.
van der Zande
,
A.
San Paulo
,
B.
Lassagne
,
P. L.
McEuen
, and
A.
Bachtold
,
Nano lett.
8
,
1399
(
2008
).
6.
J. S.
Bunch
,
S. S.
Verbridge
,
J. S.
Alden
,
A. M.
van der Zande
,
J. M.
Parpia
,
H. G.
Craighead
, and
P. L.
McEuen
,
Nano lett.
8
,
2458
(
2008
).
7.
X.
Li
,
W.
Cai
,
J.
An
,
S.
Kim
,
J.
Nah
,
D.
Yang
,
R.
Piner
,
A.
Velamakanni
,
I.
Jung
,
E.
Tutuc
,
S. K.
Banerjee
,
L.
Colombo
, and
R. S.
Ruoff
,
Science
324
,
1312
(
2009
).
8.
Y.
Lee
,
S.
Bae
,
H.
Jang
,
S.
Jang
,
S.-E.
Zhu
,
S. H.
Sim
,
Y. I.
Song
,
B. H.
Hong
, and
J.-H.
Ahn
,
Nano Lett.
10
,
490
(
2010
).
9.
R. S.
Edwards
and
K. S.
Coleman
,
Acc. Chem. Res.
46
,
23
(
2013
).
10.
X.
Chen
,
K.
Lee
,
D.
Akinwande
,
G. F.
Close
,
S.
Yasuda
,
B.
Paul
,
S.
Fujita
,
J.
Kong
, and
H.-S. P.
Wong
,
IEEE Int. Electron Devices Meet.
2009
,
1
4
.
11.
A.
Behnam
,
A. S.
Lyons
,
M.
Bae
,
E. K.
Chow
,
S.
Islam
,
C. M.
Neumann
, and
E.
Pop
,
Nano Lett.
12
,
4424
(
2012
).
12.
S. K.
Min
,
W. Y.
Kim
,
Y.
Cho
, and
K. S.
Kim
,
Nat. Nanotechnol.
6
,
162
(
2011
).
13.
K.
Kim
,
Z.
Lee
,
B. D.
Malone
,
K. T.
Chan
,
B.
Alemán
,
W.
Regan
,
W.
Gannett
,
M. F.
Crommie
,
M. L.
Cohen
, and
A.
Zettl
,
Phys. Rev. B
83
,
245433
(
2011
).
14.
W.
Zhu
,
T.
Low
,
V.
Perebeinos
,
A. A.
Bol
,
Y.
Zhu
,
H.
Yan
,
J.
Tersoff
, and
P.
Avouris
,
Nano lett.
12
,
3431
(
2012
).
15.
E.
Prada
,
P.
San-Jose
, and
L.
Brey
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
106802
(
2010
).
16.
M. M.
Fogler
,
A. H.
Castro Neto
, and
F.
Guinea
,
Phys. Rev. B
81
,
161408
(
2010
).
17.
Y.
Xie
,
Y.
Chen
,
X. L.
Wei
, and
J.
Zhong
,
Phys. Rev. B
86
,
195426
(
2012
).
18.
Z.
Yongping
,
W.
Ning
,
F.
Zheyong
,
X.
Lanqing
, and
H.
Zhigao
,
Nanotechnology
22
,
405701
(
2011
).
19.
D.
Rainis
,
F.
Taddei
,
M.
Polini
,
G.
León
,
F.
Guinea
, and
V. I.
Fal'ko
,
Phys. Rev. B
83
,
165403
(
2011
).
20.
A.
Cresti
,
M. M.
Fogler
,
F.
Guinea
,
A. H.
Castro Neto
, and
S.
Roche
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
166602
(
2012
).
21.
M.
Currie
,
J. D.
Caldwell
,
F. J.
Bezares
,
J.
Robinson
,
T.
Anderson
,
H.
Chun
, and
M.
Tadjer
,
App. Phys. Lett.
99
,
211909
(
2011
).
22.
G.
Kalita
,
L.
Qi
,
Y.
Namba
,
K.
Wakita
, and
M.
Umeno
,
Mater. Lett.
65
,
1569
(
2011
).
23.
N.
Kurra
,
A. A.
Sagade
, and
G. U.
Kulkarni
,
Adv. Funct. Mater.
21
,
3836
(
2011
).
24.
S.
Dhar
,
A. R.
Barman
,
G. X.
Ni
,
X.
Wang
,
X. F.
Xu
,
Y.
Zheng
,
S.
Tripathy
,
Ariando
,
A.
Rusydi
,
K. P.
Loh
,
M.
Rubhausen
,
A. H.
Castro Neto
,
B.
Őzyilmaz
, and
T.
Venkatesan
,
AIP Adv.
1
,
022109
(
2011
).
25.
J. H.
Yoo
,
J. B.
In
,
J. B.
Park
,
H. J.
Jeon
, and
C. P.
Grigoropoulos
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
233124
(
2012
).
26.
Y.-Q.
Xu
,
A.
Barnard
, and
P. L.
McEuen
,
Nano Lett.
9
,
1609
(
2009
).
27.
P. Y.
Huang
,
C. S.
Ruiz-Vargas
,
A. M.
van der Zande
,
W. S.
Whitney
,
M. P.
Levendorf
,
J. W.
Kevek
,
S.
Garg
,
J. S.
Alden
,
C. J.
Hustedt
,
Y.
Zhu
,
J.
Park
,
P. L.
McEuen
, and
D. A.
Muller
,
Nature
469
,
389
(
2011
).
28.
K.
Kim
,
V. I.
Artyukhov
,
W.
Regan
,
Y.
Liu
,
M. F.
Crommie
,
B. I.
Yakobson
, and
A.
Zettl
,
Nano Lett.
12
,
293
(
2012
).
29.
C.
Casiraghi
,
A.
Hartschuh
,
H.
Qian
,
S.
Pliscanec
,
C.
Georgia
,
A.
Fasoli
,
K. S.
Novoselov
,
D. M.
Basko
, and
A. C.
Ferrari
,
Nano Lett.
9
,
1433
(
2009
).
30.
Y.
Lu
,
C. A.
Merchant
,
M.
Drndic
, and
A. T.
Johnson
,
Nano lett.
11
,
5184
(
2011
).
31.
A.
Barreiro
,
F.
Borrnert
,
M. H.
Rummeli
,
B.
Buchner
, and
L. M.
Vandersypen
,
Nano lett.
12
,
1873
(
2012
).
32.
K.
Todd
,
H.
Chou
,
S.
Amasha
, and
D.
Goldhaber-Gordon
,
Nano lett.
9
,
416
(
2009
).
33.
S. F.
Shi
,
X.
Xu
,
D. C.
Ralph
, and
P. L.
McEuen
,
Nano Lett.
11
,
1814
(
2011
).
34.
O.
Cretu
,
A. R.
Botello-Mendez
,
I.
Janowska
,
C.
Pham-Huu
,
J. C.
Charlier
, and
F.
Banhart
,
Nano lett.
13
,
3487
(
2013
).
35.
S.
Nakaharai
,
T.
Iijima
,
S.
Ogawa
,
S.
Suzuki
,
S.
Li
,
K.
Tsukagoshi
,
S.
Sato
, and
N.
Yokoyama
,
ACS Nano
7
,
5694
(
2013
).
36.
F.
Prins
,
A.
Barreiro
,
J. W.
Ruitenberg
,
J. S.
Seldenthuis
,
N.
Aliaga-Alcalde
,
L. M.
Vandersypen
, and
H. S.
van der Zant
,
Nano Lett.
11
,
4607
(
2011
).
37.
B.
Ozyilmaz
,
P.
Jarillo-Herrero
,
D.
Efetov
, and
P.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
192107
(
2007
).
38.
B.
Terrés
,
J.
Dauber
,
C.
Volk
,
S.
Trellenkamp
,
U.
Wichmann
, and
C.
Stampfer
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
032109
(
2011
).
39.
X.
Li
,
X.
Wang
,
L.
Zhang
,
S.
Lee
, and
H.
Dai
,
Science
319
,
1229
(
2008
).
40.
M.
Evaldsson
,
I. V.
Zozoulenko
,
H.
Xu
, and
T.
Heinzel
,
Phys. Rev. B
78
,
161407
(
2008
).
41.
S.
Masubuchi
,
M.
Arai
, and
T.
Machida
,
Nano Lett.
11
,
4542
(
2011
).
42.
A.
Castellanos-Gomez
,
M.
Barkelid
,
A. M.
Goossens
,
V. E.
Calado
,
H. S. J.
Van Der Zant
, and
G. A.
Steele
,
Nano Lett.
12
,
3187
(
2012
).
You do not currently have access to this content.