The atomic and electronic structures of F intercalated epitaxial graphene on a SiC(0001) substrate are studied by first-principles calculations. A three-step fluorination process is proposed. First, F atoms are intercalated between the graphene and the SiC, which restores the Dirac point in the band structure. Second, saturation of the topmost Si dangling bonds introduces p-doping up to 0.37 eV. Third, F atoms bond covalently to the graphene to enhance the p-doping. Our model explains the highly p-doped state of graphene on SiC after fluorination [A. L. Walter et al., Appl. Phys. Lett. 98, 184102 (2011)].

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.
P.
Sutter
,
Nat. Mater.
8
,
171
(
2009
).
3.
A.
Ouerghi
,
R.
Belkhou
,
M.
Marangolo
,
M. G.
Silly
,
S. E.
Moussaoui
,
M.
Eddrief
,
L.
Largeau
,
M.
Portail
, and
F.
Sirotti
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
161905
(
2010
).
4.
C.
Riedl
,
C.
Coletti
,
T.
Iwasaki
,
A. A.
Zakharov
, and
U.
Starke
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
246804
(
2009
).
5.
I.
Gierz
,
T.
Suzuki
,
R. T.
Weitz
,
D. S.
Lee
,
B.
Krauss
,
C.
Riedl
,
U.
Starke
,
H.
Höchst
,
J. H.
Smet
,
C. R.
Ast
, and
K.
Kern
,
Phys. Rev. B
81
,
235408
(
2010
).
6.
A. L.
Walter
,
K.-J.
Jeon
,
A.
Bostwick
,
F.
Speck
,
M.
Ostler
,
T.
Seyller
,
L.
Moreschini
,
Y. S.
Kim
,
Y. J.
Chang
,
K.
Horn
, and
E.
Rotenberg
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
184102
(
2011
).
7.
D.
Vanderbilt
,
Phys. Rev. B
41
,
7892
(
1990
).
8.
P.
Giannozzi
,
S.
Baroni
,
N.
Bonini
,
M.
Calandra
,
R.
Car
,
C.
Cavazzoni
,
D.
Ceresoli
,
G. L.
Chiarotti
,
M.
Cococcioni
,
I.
Dabo
,
A.
Dal Corso
,
S.
de Gironcoli
,
S.
Fabris
,
G.
Fratesi
,
R.
Gebauer
,
U.
Gerstmann
,
C.
Gougoussis
,
A.
Kokalj
,
M.
Lazzeri
,
L.
Martin-Samos
,
N.
Marzari
,
F.
Mauri
,
R.
Mazzarello
,
S.
Paolini
,
A.
Pasquarello
,
L.
Paulatto
,
C.
Sbraccia
,
S.
Scandolo
,
G.
Sclauzero
,
A. P.
Seitsonen
,
A.
Smogunov
,
P.
Umari
, and
R. M.
Wentzcovitch
,
J. Phys.: Condens. Matter
21
,
395502
(
2009
).
9.
Y. C.
Cheng
,
Z. Y.
Zhu
,
G. S.
Huang
, and
U.
Schwingenschlögl
,
Phys. Rev. B
83
,
115449
(
2011
).
10.
Y. C.
Cheng
,
Z. Y.
Zhu
, and
U.
Schwingenschlögl
,
EPL
95
,
17005
(
2011
).
11.
Y. C.
Cheng
and
U.
Schwingenschlögl
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
193304
(
2010
).
12.
F.-C.
Chuang
,
W.-H.
Lin
,
Z.-Q.
Huang
,
C.-H.
Hsu
,
C.-C.
Kuo
,
V.
Ozolins
, and
V.
Yeh
,
Nanotechnology
22
,
275704
(
2011
).
13.
B.
Huang
,
H. J.
Xiang
, and
S.-H.
Wei
,
Phys. Rev. B
83
,
161405
(
2011
).
14.
G. M.
Rutter
,
J. N.
Crain
,
N. P.
Guisinger
,
T.
Li
,
P. N.
First
, and
J. A.
Stroscio
,
Science
317
,
219
(
2007
).
15.
B.
Premlal
,
M.
Cranney
,
F.
Vonau
,
D.
Aubel
,
D.
Casterman
,
M. M. D.
Souza
, and
L.
Simon
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
263115
(
2009
).
16.
F.
Varchon
,
R.
Feng
,
J.
Hass
,
X.
Li
,
B. N.
Nguyen
,
C.
Naud
,
P.
Mallet
,
J.-Y.
Veuillen
,
C.
Berger
,
E. H.
Conrad
, and
L.
Magaud
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
126805
(
2007
).
17.
F.
Withers
,
M.
Dubois
, and
A. K.
Savchenko
,
Phys. Rev. B
82
,
073403
(
2010
).
18.
J. T.
Robinson
,
J. S.
Burgess
,
C. E.
Junkermeier
,
S. C.
Badescu
,
T. L.
Reinecke
,
F. K.
Perkins
,
M. K.
Zalalutdniov
,
J. W.
Baldwin
,
J. C.
Culbertson
,
P. E.
Sheehan
, and
E. S.
Snow
,
Nano Lett.
10
,
3001
(
2010
).
19.
K.-J.
Jeon
,
Z.
Lee
,
E.
Pollak
,
L.
Moreschini
,
A.
Bostwick
,
C.-M.
Park
,
R.
Mendelsberg
,
V.
Radmilovic
,
R.
Kostecki
,
T. J.
Richardson
, and
E.
Rotenberg
,
ACS Nano
5
,
1042
(
2011
).
20.
R. R.
Nair
,
W.
Ren
,
R.
Jalil
,
I.
Riaz
,
V. G.
Kravets
,
L.
Britnell
,
P.
Blake
,
F.
Schedin
,
A. S.
Mayorov
,
S.
Yuan
,
M. I.
Katsnelson
,
H.-M.
Cheng
,
W.
Strupinski
,
L. G.
Bulusheva
,
A. V.
Okotrub
,
I. V.
Grigorieva
,
A. N.
Grigorenko
,
K. S.
Novoselov
, and
A. K.
Geim
,
Small
6
,
2877
(
2010
).
You do not currently have access to this content.