Nanoscale integration of graphene into a circuit requires a stable performance under high current density. However, the effects of the current density that approach the electronic breakdown limit of graphene are not well understood. We explored the effects of a high current density, close to the electronic breakdown limit of 10 A/cm (∼3.0 × 108 A/cm2), on graphene, using tip-enhanced Raman scattering. The results showed that the high current density induces Raman bands at 1456 and 1530 cm−1, which were assigned to edge-phonon modes originating from zigzag and armchair edges. This led us to conclude that C–C bonds are cleaved due to the high current density, leaving edge structures behind, which were detected through the observation of localized phonons.

1.
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
).
2.
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
).
3.
D. L.
Miller
,
K. D.
Kubista
,
G. M.
Rutter
,
M.
Ruan
,
W. A.
de Heer
,
P. N.
First
, and
J. A.
Stroscio
,
Science
324
,
924
(
2009
).
4.
L.
Britnell
,
R. V.
Gorbachev
,
R.
Jalil
,
B. D.
Belle
,
F.
Schedin
,
A.
Mishchenko
,
T.
Georgiou
,
M. I.
Katsnelson
,
L.
Eaves
,
S. V.
Morozov
,
N. M. R.
Peres
,
J.
Leist
,
A. K.
Geim
,
K. S.
Novoselov
, and
L. A.
Ponomarenko
,
Science
335
,
947
(
2012
).
5.
E. H.
Hwang
and
S. D.
Sarma
,
Phys. Rev. B
75
,
205418
(
2007
).
6.
F.
Xia
,
T.
Mueller
,
Y.
Lin
,
A.
Valdes-Garcia
, and
P.
Avouris
,
Nat. Nanotechnol.
4
,
839
(
2009
).
7.
L. E. F. F.
Torres
,
S.
Roche
, and
J.-C.
Charier
,
Introduction to Graphene-Based Nanomaterials: From Electronic Structure to Quantum Transport
(
Cambridge University Press
,
2014
).
8.
S. K.
Pati
,
T.
Enoki
, and
C. N. R.
Rao
,
Graphene and Its Fascinating Attributes
(
World Scientific
,
2011
).
9.
A.
Barreiro
,
M.
Lazzeri
,
J.
Moser
,
F.
Mauri
, and
A.
Bachtold
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
076601
(
2009
).
10.
R.
Murali
,
Y.
Yang
,
K.
Brenner
,
T.
Beck
, and
J. D.
Meindl
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
243114
(
2009
).
11.
I.
Meric
,
M. Y.
Han
,
A. F.
Young
,
B.
Ozyilmaz
,
P.
Kim
, and
K. L.
Shepard
,
Nat. Nanotechnol.
3
,
654
(
2008
).
12.
A. D.
Liao
,
J. Z.
Wu
,
X.
Wang
,
K.
Tahy
,
D.
Jena
,
H.
Dai
, and
E.
Pop
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
256801
(
2011
).
13.
M.
Choi
,
J.
Son
,
H.
Choi
,
H.-J.
Shin
,
S.
Lee
,
S.
Kim
,
S.
Lee
,
S.
Kim
,
B. H.
Hong
,
J.
Hong
, and
I.-S.
Yang
,
J. Raman Spectrosc.
45
,
168
(
2014
).
14.
J.
Son
,
M.
Choi
,
H.
Choi
,
S. J.
Kim
,
S.
Kim
,
K.-R.
Lee
,
S.
Vantasin
,
I.
Tanabe
,
J.
Cha
,
Y.
Ozaki
,
B. H.
Hong
,
I.-S.
Yang
, and
J.
Hong
,
Carbon
99
,
466
471
(
2016
).
15.
J.
Zhou
and
J.
Dong
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
173108
(
2007
).
16.
M.
Igami
,
M.
Fujita
, and
S.
Mizuno
,
Appl. Surf. Sci.
130–132
,
870
(
1998
).
17.
T.
Kawai
,
Y.
Miyamoto
,
O.
Sugino
, and
Y.
Koga
,
Phys. Rev. B
62
,
R16349
(
2000
).
18.
M.
Kim
,
N. S.
Safron
,
E.
Han
,
M. S.
Arnold
, and
P.
Gopalan
,
ACS Nano
6
,
9846
(
2012
).
19.
W.
Ren
,
R.
Saito
,
L.
Gao
,
F.
Zheng
,
Z.
Wu
,
B.
Liu
,
M.
Furukawa
,
J.
Zhao
,
Z.
Chen
, and
H.-M.
Chen
,
Phys. Rev. B
81
,
035412
(
2010
).
20.
N.
Hayazawa
,
T.
Yano
,
H.
Watanabe
,
Y.
Inoue
, and
S.
Kawata
,
Chem. Phys. Lett.
376
,
174
(
2003
).
21.
R. M.
Stokle
,
Y. D.
Suh
,
V.
Deckert
, and
R.
Zenobi
,
Chem. Phys. Lett.
318
,
131
(
2000
).
22.
B.
Pettinger
,
G.
Picardi
,
R.
Schuster
, and
G.
Ertl
,
J. Electroanal. Chem.
554
,
293
(
2003
).
23.
N. A.
Janunts
,
K. S.
Baghdasaryan
,
K. V.
Nerkararyan
, and
B.
Hecht
,
Opt. Commun.
253
,
118
(
2005
).
24.
A.
Hartschuh
,
E. J.
Sanchez
,
X. S.
Xie
, and
L.
Novotony
,
Phys. Rev. Lett.
90
,
095503
(
2003
).
25.
P.
Verma
,
K.
Yamada
,
H.
Watanabe
,
Y.
Inoue
, and
S.
Kawata
,
Phys. Rev. B
73
,
045416
(
2006
).
26.
T.
Ichimura
,
S.
Fujii
,
P.
Verma
,
T.
Yano
,
Y.
Inoue
, and
S.
Kawata
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
186101
(
2009
).
27.
T.
Yano
,
P.
Verma
,
Y.
Saito
,
T.
Ichimura
, and
S.
Kawata
,
Nat. Photonics
3
,
473
(
2009
).
28.
S.
Kawata
,
Y.
Inoue
, and
P.
Verma
,
Nat. Photonics
3
,
388
(
2009
).
29.
Y.
Saito
,
M.
Motohashi
,
N.
Hayazawa
, and
S.
Kawata
,
J. Microsc.
229
,
217
(
2008
).
30.
K. L. A.
Chan
and
S. G.
Kazarian
,
Nanotechnology
22
,
175701
(
2011
).
31.
T.
Suzuki
,
T.
Itoh
,
S.
Vantasin
,
S.
Minami
,
Y.
Kutsuma
,
K.
Ashida
,
T.
Kaneko
,
Y.
Morisawa
,
T.
Miura
, and
Y.
Ozaki
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
16
,
20236
(
2014
).
32.
S.
Vantasin
,
Y.
Tanaka
,
S.
Uemura
,
T.
Suzuki
,
Y.
Kutsuma
,
D.
Doujima
,
T.
Kanekoand
, and
Y.
Ozaki
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
17
,
28993
(
2015
).
33.
S.
Vantasin
,
I.
Tanabe
,
Y.
Tanaka
,
T.
Itoh
,
T.
Suzuki
,
Y.
Kutsuma
,
K.
Ashida
,
T.
Kaneko
, and
Y.
Ozaki
,
J. Phys. Chem. C
118
,
25809
(
2014
).
34.
R.
Zhang
,
Y.
Zhang
,
Z. C.
Dong
,
S.
Jiang
,
C.
Zhang
,
L. G.
Chen
,
L.
Zhang
,
Y.
Liao
,
J.
Aizpurua
,
Y.
Luo
,
J. L.
Yang
, and
J. G.
Hou
,
Nature
498
,
82
(
2013
).
35.
C.
Chen
,
N.
Hayazawa
, and
S.
Kawata
,
Nat. Commun.
5
,
3312
(
2014
).
36.
K. S.
Kim
,
Y.
Zhao
,
H.
Jang
,
S. Y.
Lee
,
J. M.
Kim
,
K. S.
Kim
,
J.-H.
Ahn
,
P.
Kim
,
J.-Y.
Choi
, and
B. H.
Hong
,
Nature
457
,
706
(
2009
).
37.
S.
Bae
,
H.
Kim
,
Y.
Lee
,
X.
Xu
,
J.-S.
Park
,
Y.
Zheng
,
J.
Balakrishman
,
T.
Lei
,
H. R.
Kim
,
Y. I.
Song
,
Y.-J.
Kim
,
K. S.
Kim
,
B.
Ozyilmaz
,
J.-H.
Ahn
,
B.-H.
Hong
, and
S.
Iijima
,
Nat. Nanotechnol.
5
,
574
(
2010
).
You do not currently have access to this content.