Epitaxial germanene on a semiconducting GaAs(0001) substrate is studied by ab initio calculations. The germanene-substrate interaction is found to be strong for direct contact but can be substantially reduced by H intercalation at the interface. Our results indicate that it is energetically possible to take the germanene off the GaAs(0001) substrate. While mounted on the substrate, the electronic structure shows a distinct Dirac cone shift above the Fermi energy with a splitting of 175 meV. On the other hand, we find for a free standing sheet a band gap of 24 meV, which is due to the intrinsic spin orbit coupling.

1.
N. D.
Drummond
,
V.
Zólyomi
, and
V. I.
Fal'ko
,
Phys. Rev. B
85
,
075423
(
2012
).
2.
Z.
Ni
,
Q.
Liu
,
K.
Tang
,
J.
Zheng
,
J.
Zhou
,
R.
Qin
,
Z.
Gao
,
D.
Yu
, and
J.
Lu
,
Nano Lett.
12
,
113
(
2012
).
3.
M.
Tahir
and
U.
Schwingenschlögl
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
132412
(
2012
).
4.
S.
Lebégue
and
O.
Eriksson
,
Phys. Rev. B
79
,
115409
(
2009
).
5.
S.
Cahangirov
,
M.
Topsakal
,
E.
Akturk
,
H.
Sahin
, and
S.
Ciraci
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
236804
(
2009
).
6.
M.
Houssa
,
G.
Pourtois
,
V. V.
Afanasév
, and
A.
Stesmans
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
082111
(
2010
).
7.
P.
Avouris
,
Z.
Chen
, and
V.
Perebeinos
,
Nat. Nanotechnol.
2
,
605
(
2007
).
8.
P.
Vogt
,
P.
De
,
C.
Quaresima
,
J.
Avila
,
E.
Frantzeskakis
,
M. C.
Asensio
,
A.
Resta
,
B.
Ealet
, and
G.
Le Lay
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
155501
(
2012
).
9.
C. C.
Liu
,
H.
Jiang
, and
Y. G.
Yao
,
Phys. Rev. B
84
,
195430
(
2011
).
10.
C. C.
Liu
,
W. X.
Feng
, and
Y. G.
Yao
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
076802
(
2011
).
11.
Y.
Ma
,
Y.
Dai
,
C.
Niu
, and
B.
Huang
,
J. Mater. Chem.
22
,
12587
(
2012
).
12.
S.
Wang
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
13
,
11929
(
2011
).
13.
G.-L.
Luo
,
Z.-Y.
Han
,
C.-H.
Chien
,
C.-H.
Ko
,
C. H.
Wann
,
H.-Y.
Lin
,
Y.-L.
Shen
,
C.-T.
Chung
,
S.-C.
Huang
,
C.-C.
Cheng
, and
C.-Y.
Chang
,
J. Electrochem. Soc.
157
,
H27
(
2010
).
14.
B.
Galiana
,
I.
Rey-Stolle
,
C.
Algora
,
K.
Volz
, and
W.
Stolz
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
152102
(
2008
).
15.
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
).
16.
J. P.
Perdew
,
K.
Burke
, and
M.
Ernzerhof
,
Phys. Rev. Lett.
77
,
3865
(
1996
).
17.
S.
Grimme
,
J. Comput. Chem.
27
,
1787
(
2006
).
18.
T. P.
Kaloni
,
Y. C.
Cheng
, and
U.
Schwingenschlögl
,
J. Mater. Chem.
22
,
919
(
2012
).
19.
K.
Shiraishi
,
J. Phys. Soc. Jpn.
59
,
3455
(
1990
).
20.
C.
Riedl
,
C.
Coletti
,
T.
Iwasaki
,
A. A.
Zakharov
, and
U.
Starke
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
246804
(
2009
).
21.
H.
Tsuchida
,
I.
Kamata
, and
K.
Izumi
,
J. Appl. Phys.
85
,
3569
(
1999
).
22.
Y. F.
Chen
,
W. S.
Chen
,
S. H.
Huang
, and
F. Y.
Juang
,
J. Appl. Phys.
69
,
3360
(
1991
).
23.
G. F.
McLane
and
W. R.
Buchwald
, in
Dry Etch Induced Defects and H Passivation of GaAs Surfaces Produced by CH4/H2/Ar Plasmas
, edited by
L. A.
Kolodziejski
,
V. R.
McCrary
, and
C. W.
Tu
(
Mater Res. Soc. Symp. Proc.
,
1994
), Vol.
340
, p.
221
.
24.
G.
Wang
,
T.
Ogawa
,
F.
Kunimasa
,
M.
Umeno
,
T.
Soga
,
T.
Jimbo
, and
T.
Egawa
,
J. Electron. Mater.
30
,
845
(
2001
).
25.
B.
Kardasz
,
S. P.
Watkins
,
E. A.
Montoya
,
C.
Burrowes
,
E.
Girt
, and
B.
Heinrich
,
J. Appl. Phys.
111
,
07C115
(
2012
).
26.
R.
Zacharia
,
H.
Ulbricht
, and
T.
Hertel
,
Phys. Rev. B
69
,
155406
(
2004
).
27.
R.
Quhe
,
R.
Fei
,
Q.
Liu
,
J.
Zheng
,
H.
Li
,
C.
Xu
,
Z.
Ni
,
Y.
Wang
,
D.
Yu
,
Z.
Gao
, and
J.
Lu
,
Sci. Rep.
2
,
853
(
2012
).
You do not currently have access to this content.