We report room temperature ferromagnetism in partially hydrogenated epitaxial graphene grown on . The presence of ferromagnetism was confirmed by superconducting quantum interference devices measurements. Synchrotron-based near-edge x-ray absorption fine structure and high resolution electron energy loss spectroscopy measurements have been used to investigate the hydrogenation mechanism on the epitaxial graphene and the origin of room temperature ferromagnetism. The partial hydrogenation induces the formation of unpaired electrons in graphene, which together with the remnant delocalized bonding network, can explain the observed ferromagnetism in partially hydrogenated epitaxial graphene.
REFERENCES
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 (London)
438
, 197
(2005
).3.
Y.
Zhang
, W.
Tan
, H. L.
Stormer
, and P.
Kim
, Nature (London)
438
, 201
(2005
).4.
L.
Liu
, S.
Ryu
, M. R.
Tomasik
, E.
Stolyarova
, N.
Jung
, M. S.
Hybertsen
, M. L.
Steigerwald
, L. E.
Brus
, and G. W.
Flynn
, Nano Lett.
8
, 1965
(2008
).5.
D. C.
Elias
, R. R.
Nair
, T. M. G.
Mohiuddin
, S. V.
Morozov
, P.
Blake
, M. P.
Halsall
, A. C.
Ferrari
, D. W.
Boukhvalov
, M. I.
Katsnelson
, A. K.
Geim
, and K. S.
Novoselov
, Science
323
, 610
(2009
).6.
B.
Özyilmaz
, P.
Jarillo-Herrero
, D.
Efetov
, D. A.
Abanin
, L. S.
Levitov
, and P.
Kim
, Phys. Rev. Lett.
99
, 166804
(2007
);
[PubMed]
7.
W.
Wang
, S.
Meng
, and E.
Kaxiras
, Nano Lett.
8
, 241
(2008
).8.
T. G.
Rappoport
, B.
Uchoa
, and A. H. C.
Neto
, Phys. Rev. B
80
, 245408
(2009
).9.
J.
Zhou
, Q.
Wang
, Q.
Sun
, X. S.
Chen
, Y.
Kawazoe
, and P.
Jena
, Nano Lett.
9
, 3867
(2009
).10.
N.
Tombros
, C.
Jozsa
, M.
Popinciuc
, H. T.
Jonkman
, and B. J.
Wees
, Nature (London)
448
, 571
(2007
).11.
D. C.
Wei
and Y. Q.
Liu
, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.)
22
, 3225
(2010
).12.
K. V.
Emtsev
, A.
Bostwick
, K.
Horn
, J.
Jobst
, G. L.
Kellogg
, L.
Ley
, J. L.
McChesney
, T.
Ohta
, S. A.
Reshanov
, J.
Röhrl
, E.
Rotenberg
, A. K.
Schmid
, D.
Waldmann
, H. B.
Weber
, and T.
Seyller
, Nature Mater.
8
, 203
(2009
).13.
H.
Huang
, W.
Chen
, S.
Chen
, and A. T. S.
Wee
, ACS Nano
2
, 2513
(2008
).14.
Z.
Luo
, T.
Yu
, K.
Kim
, Z.
Ni
, Y.
You
, S.
Lim
, Z.
Shen
, S.
Wang
, and J.
Lin
, ACS Nano
3
, 1781
(2009
).15.
X. J.
Yu
, O.
Wilhelmi
, H. O.
Moser
, S. V.
Vidyarai
, X. Y.
Gao
, A. T. S.
Wee
, T.
Nyunt
, H.
Qian
, and H.
Zheng
, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
144–147
, 1031
(2005
).16.
O. V.
Yazyev
and L.
Helm
, Phys. Rev. B
75
, 125408
(2007
);D. W.
Boukhvalov
, M. I.
Katsnelson
, and A. I.
Lichtenstein
, Phys. Rev. B
77
, 035427
(2008
).17.
Z. H.
Ni
, W.
Chen
, X. F.
Fan
, J. L.
Kuo
, T.
Yu
, A. T. S.
Wee
, and Z. X.
Shen
, Phys. Rev. B
77
, 115416
(2008
).18.
Y. Y.
Wang
, Z. H.
Ni
, T.
Yu
, Z. X.
Shen
, H. M.
Wang
, Y. H.
Wu
, W.
Chen
, and A. T. S. J.
Wee
, J. Phys. Chem. C
112
, 10637
(2008
).19.
P.
Esquinazi
, D.
Spemann
, R.
Höhne
, A.
Setzer
, K. -H.
Han
, and T.
Butz
, Phys. Rev. Lett.
91
, 227201
(2003
).20.
Y.
Kundriavtsev
, A.
Villegas
, A.
Godines
, and R.
Asomoza
, Surf. Interface Anal.
35
, 491
(2003
).21.
L.
Pisani
, B.
Montanari
, and N. M.
Harrison
, New J. Phys.
10
, 033002
(2008
).22.
J.
Lu
, K. P.
Loh
, H.
Huang
, W.
Chen
, and A. T. S.
Wee
, Phys. Rev. B
80
, 113410
(2009
).23.
W. H.
Soe
, K. H.
Rieder
, A. M.
Shikin
, V.
Mozhaiskii
, A.
Varykhalov
, and O.
Rader
, Phys. Rev. B
70
, 115421
(2004
);T.
Balster
, F.
Tautz
, V.
Polyakov
, H.
Ibach
, S.
Sloboshanin
, R.
Öttking
, and J.
Schaefer
, Surf. Sci.
600
, 2886
(2006
).24.
S.
Michaelson
, Y.
Lifshitz
, and A.
Hoffman
, Diamond Relat. Mater.
16
, 855
(2007
).25.
R.
Balog
, B.
Jørgensen
, J.
Wells
, E.
Lægsgaard
, P.
Hofmann
, F.
Besenbacher
, and L.
Hornekær
, J. Am. Chem. Soc.
131
, 8744
(2009
).26.
27.
J.
Kikuma
, K.
Yoneyama
, M.
Nomura
, T.
Konishi
, T.
Hashimoto
, R.
Mitsumoto
, Y.
Ohuchi
, and K.
Seki
, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
88–91
, 919
(1998
).© 2011 American Institute of Physics.
2011
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
