Uhlíř, Vojtěch, Arregi, Jon Ander, Pressacco, Federico, Arregi, Jon, Procházka, Pavel, Průša, Stanislav, Potoček, Michal, Šikola, Tomáš, Čechal, Jan, Bendounan, Azzedine, Sirotti, Fausto, CEITEC - Central European Institute of Technology [Brno, Czech Republic], Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
International audience; Graphene is a 2D material that displays excellent electronic transport properties with prospective applications in many fields. Inducing and controlling magnetism in the graphene layer, for instance by proximity of magnetic materials, may enable its utilization in spintronic devices. This paper presents fabrication and detailed characterization of single-layer graphene formed on the surface of epitaxial FeRh thin films. The magnetic state of the FeRh surface can be controlled by temperature, magnetic field or strain due to interconnected order parameters. Characterization of graphene layers by X-ray Photoemission and X-ray Absorption Spectroscopy, Low-Energy Ion Scattering, Scanning Tunneling Microscopy, and Low-Energy Electron Microscopy shows that graphene is single-layer, polycrystalline and covers more than 97% of the substrate. Graphene displays several preferential orientations on the FeRh(001) surface with unit vectors of graphene rotated by 30°, 15°, 11°, and 19° with respect to FeRh substrate unit vectors. In addition, the graphene layer is capable to protect the films from oxidation when exposed to air for several months. Therefore, it can be also used as a protective layer during fabrication of magnetic elements or as an atomically thin spacer, which enables incorporation of switchable magnetic layers within stacks of 2D materials in advanced devices.; Le graphène est un matériau 2D qui présente d’excellentes propriétés de transport électronique avec des applications potentielles dans de nombreux domaines. L’induction et le contrôle du magnétisme dans la couche de graphène, par exemple par la proximité de matériaux magnétiques, peuvent permettre son utilisation dans des dispositifs spintroniques. Une collaboration entre le LPMC, CEITEC-BUT à Brno (République tchèque), CFEL à Hambourg (Allemagne) et la ligne TEMPO à Soleil, présente la fabrication et la caractérisation détaillée du graphène monocouche formé à la surface de couches minces épitaxiales de FeRh. L’état magnétique de la surface FeRh peut être contrôlé par la température, le champ magnétique ou la déformation en raison de paramètres d’ordre interconnectés. La caractérisation des couches de graphène par photoémission de rayons X et spectroscopie d’absorption de rayons X, diffusion d’ions à faible énergie, microscopie à effet tunnel et microscopie électronique à faible énergie montre que le graphène est monocouche, polycristallin et couvre plus de 97% du substrat. Le graphène affiche plusieurs orientations préférentielles sur la surface de FeRh (001) par rapport aux vecteurs unitaires de substrat FeRh. Finalement, la couche de graphène est capable de protéger les films de l’oxydation lorsqu’ils sont exposés à l’air pendant plusieurs mois. Par conséquent, il peut également être utilisé comme couche protectrice lors de la fabrication d’éléments magnétiques ou comme séparateur atomique, ce qui permet l’incorporation de couches magnétiques actives entre matériaux bidimensionnels pour les dispositifs du futur.