Графен и структуры на его основе для фотоники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат физико-математических наук Рыбин, Максим Геннадьевич

• Рыбин, Максим Геннадьевич
• кандидат физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Рыбин, Максим Геннадьевич

Введение.

Глава 1. Графен и фотонные кристаллы (литературный обзор).

1.1 Атомная решётка и зонная структура графена.

1.2 Методы получение графеновых образцов.

1.3 Оптические свойства графена и методы диагностики.

1.4 Применения графена.

1.5 Фотонные кристаллы.

Глава 2. Экспериментальные методы и материалы.

2.1 Приготовление образцов графена.

2.2 Методы компьютерного моделирования фотонных кристаллов и методика их изготовления.

2.3 Установки для регистрации спектров КРС, оптического поглощения и отражения света.

2.4 Установки по исследованию линейных и нелинейных оптических свойств графена.

Глава 3. Получение и диагностика образцов графена.

3.1 Микромеханическое отщепление.

3.2 Синтез образцов методом химического газофазного осаждения.

Глава 4. Оптические свойства структур на основе графена.

4.1 Идентификация графена на подложках в оптическом микроскопе.

4.2 Исследование нелинейно-оптических свойств графена методом «pumpprobe» спектроскопии.

4.3 Исследование линейного и нелинейного поглощения в графене в среднем инфракрасном диапазоне.

4.4 Использование структур на основе графена для получения ультракоротких лазерных импульсов.

Глава 5. Интегрирование графена с фотонными кристаллами.

5.1 Обоснование интеграции графена и фотонного кристалла.

5.2 Компьютерное моделирование структуры фотонного кристалла.

5.3 Компьютерное моделирование и экспериментальное подтверждение усиления поглощения в графене, интегрированном с фотонным кристаллом

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Графен и структуры на его основе для фотоники»

Исследование графена является в настоящее время одной из наиболее востребованных тематик в области наноматериалов. В 2010 году за «новаторские эксперименты по исследованию двумерного материала -графена» были удостоены Нобелевской премии Константин Новосёлов и Андрей Гейм. Напомним, что графен - это двумерная структура, в которой атомы углерода выстроены в форме правильных шестиугольников. Графен является составной единицей графита и используется как теоретическая модель для описания других аллотропных форм углерода, таких, как фуллерены и нанотрубки. Несмотря на то, что первые экспериментальные образцы графена были получены относительно недавно (в 2004 году [1]), существует уже немало исследований по применению графена в различных областях, а количество публикаций, посвященных графену, растёт по экспоненте в зависимости от времени.

Графен имеет уникальные электронные и оптические свойства, которые основаны на его зонной структуре [2]. В первой зоне Бриллюэна графена существуют особые точки К и К', вблизи которых закон дисперсии энергии электронов имеет линейную зависимость от волнового вектора. Таким образом, графен является полупроводником с нулевой запрещённой зоной, а движение электронов в нём описывается не уравнением Шрёдингера, как в объёмных полупроводниках, а двумерным уравнением Дирака для безмассовых квазичастиц [3]. Вследствие этого в графене наблюдается квантовый эффект Холла [1], сверхвысокая подвижность электронов [1]. Также, наряду с электронными свойствами, графен имеет выдающиеся оптические характеристики. Например, величина оптического поглощения света в нем составляет 2,3% [4] от интенсивности падающего излучения и не зависит от длины волны.

К наиболее распространённым применениям графена относятся использование в полевых транзисторах [1, 5], в сенсорных экранах (в качестве прозрачного и гибкого проводника) [6], в солнечных батареях [7], в фотодетекторах [8], в лазерах в качестве насыщающихся поглотителей для реализации режима пассивной самосинхронизации мод при генерации ультракоротких лазерных импульсов [9]. Так как все эти применения были разработаны всего за несколько лет исследований графена, то можно говорить о необходимости более подробного изучения свойств графена и наблюдаемых в нём эффектов для полного раскрытия потенциала этого углеродного наноматериала, который, по прогнозам, весьма велик.

Однако синтез графена остаётся на сегодняшний день не полностью решённой задачей. Несмотря на многочисленные предложенные методы, пока не найдена универсальная методика, которая позволяла бы получать высококачественные образцы графена в производственных масштабах. Все опубликованные методы получения образцов имеют недостатки, а образцы графена могут быть использованы лишь для конкретной цели в зависимости от способа синтеза. Следовательно, разработка новых методик синтеза графена и усовершенствование уже имеющихся являются крайне интересными и актуальными темами в исследовании графена.

Целью настоящей диссертационной работы является создание эффективных насыщающихся поглотителей для лазеров среднего ИК диапазона (до 10 мкм) на основе синтезируемых протяжённых (более 1x1 см ) образцов графена.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Получение отдельных чешуек графена методом микромеханического отщепления, исследование комбинационного рассеяния света (КРС) в графене в зависимости от количества содержащихся слоёв и их визуализация в оптическом микроскопе на диэлектрической подложке.

2. Создание установки по синтезу крупномасштабных образцов графена методом химического газофазного осаждения (ХГО) из смеси метана и водорода на металлическую подложку. Определение зависимостей характеристик и качества синтезируемых образцов от параметров процесса осаждения.

3. Исследование нелинейно-оптических свойств графена методом «pumpprobe» спектроскопии в широком диапазоне длин волн накачки (11001700 нм) и зондирования (900-1700 нм).

4. Исследование оптических свойств графена в среднем инфракрасном диапазоне длин волн.

5. Применение графена в качестве насыщающегося поглотителя для реализации режима пассивной самосинхронизации мод в Ег волоконном лазере.

6. Усиление поглощения в графене путём его интегрирования с узкополосными отражательными структурами на основе одномерных фотонных кристаллов.

Практическая ценность работы.

В ходе работы был оптимизирован процесс синтеза графена для получения образцов высокого качества и большой площади (более 2 см ), необходимых для экспериментального исследования их свойств с целью выявления разнообразных потенциальных применений в оптоэлектронике, нанофотонике или наноэлектронике.

Результаты исследований оптических свойств графена и экспериментов по реализации режима пассивной синхронизации мод, наглядно демонстрируют перспективность использования графена при создании лазеров со сверхкороткими импульсами.

Результаты сочетания фотонных кристаллов с графеном для усиления его оптического поглощения могут быть использованы в будущем для создания высокоэффективных фильтров с повышенным отношением сигнал/шум при регистрации сигналов в телекоммуникационных оптоволоконных сетях или для использования в качестве насыщающихся поглотителей для генерации ультракоротких импульсов при создании микролазеров с низкой интенсивностью излучения.

Личный вклад автора.

Все образцы графена приготовлены автором лично.

Все экспериментальные измерения комбинационного рассеяния света, оптического поглощения света и отражения света выполнены автором лично.

Автор принимал непосредственное участие в экспериментах по измерению оптического пропускания графена в среднем инфракрасном диапазоне длин волн совместно с сотрудниками Физического института им. П.Н. Лебедева. Измерения насыщения поглощения в графене на длине волны 10.51 мкм проводились совместно с сотрудниками ИОФ им. A.M. Прохорова. Эксперименты по реализации режима самосинхронизации мод в волоконном лазере проводились совместно с сотрудниками ООО «Авеста-проект». Компьютерное моделирование структур фотонных кристаллов и их изготовление проводилось автором лично в рамках совместной аспирантуры с Лионским Институтом Нанотехнологий (Франция).

Выносимые на защиту положения:

1. Метод химического газофазного осаждения имеет высокий потенциал для решения проблемы широкомасштабного производства высококачественной протяженной графеновой плёнки с необходимым числом слоев, начиная с монослоя.

2. Совокупность методов спектроскопии комбинационного рассеяния света, спектроскопии оптического поглощения света и растровой электронной микроскопии позволяет получить подробную информацию о качестве графеновой плёнки.

3. При правильном подборе материала и его толщины возникает высокий контраст «графен-подложка», что значительно облегчает визуализацию графеновых образцов на диэлектрических подложках в оптическом микроскопе.

4. Фемтосекундное лазерное излучение приводит к фотовозбуждению в графене носителей заряда в энергетические состояния зоны проводимости как с меньшей, так и с большей энергией относительно энергии кванта возбуждения.

5. Графен является эффективным насыщающимся поглотителем для реализации режима пассивной самосинхронизации мод при генерации сверхкоротких импульсов в широком спектральном диапазоне.

6. Резонансные отражательные мембраны на основе одномерных фотонных кристаллов способны концентрировать электромагнитное поле вблизи себя, а при интегрировании с ними графена, линейное оптическое поглощение последнего усиливается вплоть до 20-ти раз.

Заключение диссертации по теме «Лазерная физика», Рыбин, Максим Геннадьевич

Основные результаты и выводы

1. Создана установка для химического газофазного осаждения графена из газовой смеси метана и водорода на медные или никелевые подложки, нагреваемые пропускаемым электрическим током. Получены образцы с размерами до 2 см2, содержащие заданное число слоев графена, начиная от монослоя высокого качества. Выделены основные закономерности процесса роста. Построены зависимости толщины графеновой плёнки^ от температуры подложки, концентрации метана в смеси и его давления в камере, и скорости охлаждения подложки.

2. Исследованы нелинейно-оптические свойства графена методом фемтосекундной «pump-probe» спектроскопии в широком диапазоне длин волн. Определены характерные времена релаксации электронных возбуждений.

3. Исследованы линейные и нелинейные оптические свойства графена в среднем инфракрасном диапазоне длин волн. Продемонстрировано постоянство коэффициента оптического поглощения в графене в диапазоне длин волн от 2-11 микрометров. Оценена величина насыщающихся потерь (12%) в тонкой графеновой плёнке на рабочей длине волны (10.51 цм) СО2 лазера.

4. Реализован режим пассивной самосинхронизации мод в эрбиевом волоконном лазере с использованием графеновой плёнки в качестве насыщающегося поглотителя. Получены стабильные цуги выходных импульсов длительностью 380 фс, с частотой повторения 34.2 МГц и выходной мощностью 2.3 МВт.

5. Проведено компьютерного моделирование поглощения в графене, интегрированном с отражательными узкополосными мембранами на основе одномерных фотонных кристаллов. Экспериментально получено усиление оптического поглощения света в графене в 4 и 3 раза для двухслойного и четырёхслойного графена, соответственно.

В заключение я хочу выразить глубокую благодарность своему научному руководителю Елене Дмитриевне Образцовой за выбор интересной и современной тематики исследований, помощь, чуткое руководство и, в то же время, предоставленную свободу в работе. Я очень признателен Пьеру Викторовичу за возможность проведения экспериментов по компьютерному моделированию и изготовлению структур на основе одномерных фотонных кристаллов.

Хочу отдельно поблагодарить Анатолия Сергеевича Пожарова за обучение работе с вакуумными установками и помощь в создании установки по синтезу графена; Владимира Романовича Сороченко за помощь в экспериментах по измерению насыщения поглощения в графеновых плёнках в среднем инфракрасном диапазоне, Юрия Михайловича Климачёва за помощь в экспериментах по измерению коэффициента поглощения в графеновых плёнках в диапазоне длин волн 2-11 мкм, Антона Владимировича Таусенева за помощь в экспериментах по реализации режима самосинхронизации мод в графене и Петра Александровича Образцова за помощь в экспериментах по «ритр-ргоЬе» спектроскопии.

Я признателен Ивану Кондрашову, Павлу Русакову и всем членам лаборатории спектроскопии наноматериалов ИОФ РАН за помощь при обучении работе на оптическом оборудовании и за интересные обсуждения результатов экспериментов, а также за дружную и рабочую атмосферу в лаборатории.

Я искренне благодарен Виталию Ивановичу Конову и всему коллективу Центра естественно-научных исследований ИОФ РАН за творческую атмосферу, способствующую эффективной научной работе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Рыбин, Максим Геннадьевич, 2012 год

1. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, A. A. Firsov, "Electric field effect in atomically thin carbon films", Science 306, 666-669 (2004).

2. A. K. Geim, K. S. Novoselov, "The rise of graphene", Nature Materials 6, 183 1912007).

3. P. R. Wallace, "The Band Theory of Graphite", Physical Review 71, 622-6341947).

4. R.R. Nair, P. Blake, A.N. Grigorenko, K.S. Novoselov, T.J. Booth, T. Stauber, N.M.R. Peres & A.K. Geim, "Fine Structure Constant Defines Visual Transparency of Graphene ", Science 320, 1308 (2008).

5. M. C. Lemme, T. J. Echtermeyer, M. Baus, H. Kurz, "A Graphene Field-Effect Device", Electron Device Letters, IEEE, 28(4), 282-284 (2007).

6. X. Wang, L. Zhi, K. Müllen, "Transparent, Conductive Graphene Electrodes for Dye-Sensitized Solar Cells", Nano Letters 8 (1), 323-327 (2008).

7. F. Xia, T. Mueller, Y.-M. Lin, A.o Valdes-Garcial, P. Avouris, "Ultrafast graphene photodetector", Nature Nanotechnology 4, 839 843 (2009).

8. H. Zhang, D.Y. Tang, L.M. Zhao, Q.L. Bao, K.P. Loh, "Large Energy Mode Locking of an Erbium-Doped Fiber laser With Atomic Layer Graphene", Optics Express 20, 17630-17635 (2009).

9. H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, R. E. Smalley, "C60: Buckminsterfullerene", Nature 318, 162- 163 (1985).

10. S. Iijima, "Helical microtubules of graphitic carbon", Nature 354, 56 58 (1991).

11. D. P. DiVincenzo, E. J. Meie, "Self-consistent effective-mass theory for intralayer screening in graphite intercalation compounds", Physical Review B 29, 1685-1694 (1984).

12. T. W. Ebbesen, H. Hiura, "Graphene in 3-dimensions: Towards graphite origami" Advanced Materials 7, 582-586 (1995).

13. M. I. Katsnelson, "Graphene: carbon in two dimensions", Materials Today 10 (1-2), 20-27 (2007).

14. B. T. Kelly, "Physics of Graphite", Applied Science Publishers (1981).96

15. Рисунок взят из статьи интернет-ресурса «Wikipedia.org», расположенной по адресу: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D 1 %80%D0%B0%D 1 %84%D0%B5%D0%BD

16. Н. P. Boehm, A. Clauss, G. Fischer, U. Hofmann, "Surface properties of extremely thin graphite lamellae", Proc. of the Fifth Conference on Carbon, Pergamon Press, London, 73 (1962).

17. H. P. Boehm, A. Clauss, G. O. Fischer, U. Hofmann, "Dünnste kohlenstoff-folien", Z. Naturforsch. В, 17, 150 (1962).

18. M. Eizenberg, J. M. Blakely, "Carbon monolayer phase condensation on Ni(lll)", Surface Science 82(1), 228-236 (1979).

19. T. Aizawa, R. Souda, S. Otani, Y. Ishizawa, C. Oshima, "Anomalous bond of monolayer graphite on transition-metal carbide surfaces", Physical Review Letters 64, 768-771 (1990).

20. A. J. Van Bommel, J. E. Crombeen, A. Van Tooren, "LEED and Auger electron observations of the SiC(OOOl) surface", Surface Science 48(2), 463^172, (1975).

21. I. Forbeaux, J.-M. Themlin, J.-M. Debever, "Heteroepitaxial graphite on 6H-SiC(OOOl): Interface formation through conduction-band electronic structure", Physical Review В 58, 16396-16406(1998).

22. В. Z. Jang, A. Zhamu, "Processing of nanographene platelets (NGPs) and NGP nanocomposites: a review", Journal of Materials Science 43(15), 5092-5101 (2008).

23. K. S. Novoselov, D. Jiang, F. Schedin, T. J. Booth, V. V. Khotkevich, S. V. Morozov, A. K. Geim, "Two-dimensional atomic crystals", Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 102(30), 10451-10453 (2005).

24. J. C. Meyer, A. K. Geim, M. I. Katsnelson, K. S. Novoselov, T. J. Booth, S. Roth, "The structure of suspended graphene sheets", Nature (London) 446, 60 (2007).

25. K. P. Loh, Q. Bao, P. K. Ang, J. Yang, "The chemistry of graphene", Journal of Materials Chemistry 20, 2277-2289 (2010).

26. S. Park, R. S. Ruoff, "Chemical methods for the production of graphenes", Nature Nanotechnology 4, 217-224 (2009).

27. О. C. Compton, S. T. Nguyen, "Graphene Oxide, Highly Reduced Graphene Oxide, and Graphene: Versatile Building Blocks for Carbon-Based Materials" Small 6, 711-723 (2010).

28. S. Marchini, S. Günther, J. Wintterlin, "Scanning tunneling microscopy of graphene on Ru(0001)", Physical Review В 76, 075429-1 075429-9 (2007).

29. Y. Pan, H. Zhang, D. Shi, J. Sun, S. Du, F. Liu, H.-J. Gao, "Highly Ordered, Millimeter-Scale, Continuous, Single-Crystalline Graphene Monolayer Formed on Ru (0001)", Advanced Materials 21, 2777-2780 (2009).

30. P. W. Sutter, J.-I. Flege, E. A. Sutter, "Epitaxial graphene on ruthenium", Nature Materials 7, 406 411 (2008).

31. J. Coraux, A. T. N'Diaye, С. Busse, Thomas Michely, "Structural Coherency of Graphene on Ir(l 11)", Nano Letters 8(2), 565-570 (2008).

32. T. N'Diaye 1, J. Coraux, T. N. Plasa, C. Busse, T. Michely, " Structure of epitaxial graphene on Ir(l 11)", New Journal of Physics 10, 043033 (2008).

33. T.A. Land, T. Michely, R.J. Behm, J.C. Hemminger, G. Comsa, "STM investigation of single layer graphite structures produced on Pt(lll) by hydrocarbon decomposition", Surface Science 264(3), 261-270 (1992).

34. P. Sutter, J. T. Sadowski, E. Sutter "Graphene on Pt(lll): Growth and substrate interaction", Physical Review В 80, 245411-1 -245411-10 (2009).

35. M. Gao, Y. Pan, L. Huang, H. Hu, L. Z. Zhang, H. M. Guo, S. X. Du, and H.-J. Gao, "Epitaxial growth and structural property of graphene on Pt(lll)", Applied Physics Letters 98, 033101-1 -033101-3 (2011).

36. S.-Y. Kwon, С. V. Ciobanu, V. Petrova, V. B. Shenoy, J. Bareno, V. Gambin, I. Petrov, S. Kodambaka, "Growth of Semiconducting Graphene on Palladium", Nano Letters 9 (12), 3985-3990 (2009).

37. Y. Murata, E. Starodub, В. B. Kappes, С. V. Ciobanu, N. C. Bartelt, K. F. McCarty, S. Kodambaka, "Orientation-dependent work function of graphene on Pd(lll)", Applied Physics Letters 97, 143114-1 143114-3 (2010).

38. Yu. S. Dedkov, M. Fonin, U. Riidiger, C. Laubschat, " Graphene-protected iron layer on Ni(l 11)", Applied Physics Letters 93, 022509 (2008).

39. L. B. Biedermann, M. L. Bolen, M. A. Capano, D. Zemlyanov, R. G. Reifenberger, "Insights into few-layer epitaxial graphene growth on 4H-SiC(0001) substrates from STM studies", Physical Review B 79, 125411-1 125411-10(2009).

40. C. Berger, Z. Song, X. Li, X. Wu, N. Brown, C. Naud, D. Mayou, T. Li, J. Hass, A. N. Marchenkov, E. H. Conrad, P. N. First, W. A. de Heer, "Electronic Confinement and Coherence in Patterned Epitaxial Graphene", Science 312 (5777), 1191-1196 (2006).

41. A.-S. Johansson, J. Lu, J.-O. Carlsson, "TEM investigation of CVD graphite on nickel", Thin Solid Films 252(1), 19-25 (1994).

42. A. N. Obraztsov, E. A. Obraztsova, A. V. Tyurnina, A. A. Zolotukhin, "Chemical vapor deposition of thin graphite films of nanometer thickness", Carbon, 45(10), 2017-2021 (2007).

43. Q. Yu, J. Lian, S. Siriponglert, H. Li, Y. P. Chen, S.-S. Pei, "Graphene segregated on Ni surfaces and transferred to insulators", Applied Physics Letters 93, 113103-1 113103-3 (2008).

44. A. Reina, X. Jia, J. Ho, D. Nezich, H. Son, V. Bulovic, M. S. Dresselhaus, J. Kong, "Large Area, Few-Layer Graphene Films on Arbitrary Substrates by Chemical Vapor Deposition", Nano Letters 9 (1), 30-35 (2009).

45. K. S. Kim, Y. Zhao, H. Jang, S. Y. Lee, J. M. Kim, K. S. Kim, J.-H. Ahn, P. Kim, J.Y. Choi, B. H. Hong, "Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes", Nature 457, 706-710 (2009).

46. X. Li, W. Cai, J. An, S. Kim, J. Nah, D. Yang, R. Piner, A. Velamakanni, I. Jung, E. Tutuc, S. K. Banerjee, L. Colombo, Rodney S. Ruoff, "Large-Area Synthesis of High-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils", Science 324, 1312-1314 (2009).

47. X. Li, Y. Zhu, W. Cai, M. Borysiak, B. Han, D. Chen, R. D. Piner, L. Colombo, R. S. Ruoff, "Transfer of large-area graphene films for high-performance transparent conductive electrodes", Nano Letters 9(12), 4359-63 (2009).

48. C. Mattevi, H. Kim, M. Chhowalla , "A review of chemical vapour deposition of graphene on copper", Journal of Materials Chemistry 21, 3324-3334 (2011).

49. S. Stankovich, R. D. Piner, S. T. Nguyen, R. S. Ruoff, " Synthesis and exfoliation of isocyanate-treated graphene oxide nanoplatelets", Carbon 44, 3342-3347 (2006).

50. D. A. Dikin, S. Stankovich, E. J. Zimney, R. D. Piner, G. H. B. Dommett, G. Evmenenko, S. T. Nguyen, R. S. Ruoff, "Preparation and characterization of graphene oxide paper", Nature 448, 457-460 (2007).

51. S. Gilje, S. Han, M. Wang, K. L. Wang, R. B. Kaner, "A Chemical Route to Graphene for Device Applications", Nano Letters 7 (11), 3394-3398 (2007).

52. E. Д. Грайфер, В. Г. Макотченко, А. С. Назаров, С.-Дж. Ким, В. Е. Фёдоров, "Графен: химические подходы к синтезу и модификации", Успехи химии 80 (8), 784-804 (2011).

53. С. E. Hamilton, J. R. Lomeda, Z. Sun, J. M. Tour, A. R. Barron, "High-Yield Organic Dispersions of Unfunctionalized Graphene", Nano Letters 9 (10), 3460-3462 (2009).

54. J. Wang, Y. Hernandez, M. Lotya, J. N. Coleman, W. J. Blau, "Broadband Nonlinear Optical Response of Graphene Dispersions", Advanced Materials 21 (23), 2430-2435 (2009).

55. C. A. Furtado, U. J. Kim, H. R. Gutierrez, L. Pan, E. C. Dickey, P. C. Eklund, "Debundling and Dissolution of Single-Walled Carbon Nanotubes in Amide Solvents", Journal of the American Chemical Society 126 (19), 6095 6105 (2004).

56. S. M. Bachilo, M. S. Strano, C. Kittrell, R. H. Hauge, R. E. Smalley, R. B. Weisman, "Structure-Assigned Optical Spectra of Single-Walled Carbon Nanotubes", Science 298, 2361 -2366 (2002).

57. В. J. Landi, H. J. Ruf, J. J. Worman, R. P. Raffaelle, "Effects of Alkyl Amide Solvents on the Dispersion of Single-Wall Carbon Nanotubes", the Journal Physical Chemistry В 108 (44), 17089-17095 (2004).

58. S. Stankovich, D. A. Dikin, G. H. B. Dommett, К. M. Kohlhaas, E. J. Zimney, E. A. Stach, R. D. Piner, S. T. Nguyen, R. S. Ruoff, "Graphene-based composite materials", Nature 442, 282-286 (2006).

59. Z. Sun, T. Hasan, F. Torrisi, D. Popa, G. Privitera, F. Wang, F.Bonaccorso, D.M. Basko, A.C. Ferrari, "Graphene Mode-Locked Ultrafast laser", ACS Nano 4, 803-810, (2010).

60. D. V. Kosynkin, A. L. Higginbotham, A. Sinitskii, J. R. Lomeda, A. Dimiev, В. K. Price, J. M. Tour, "Longitudinal unzipping of carbon nanotubes to form graphene nanoribbons", Nature 458, 872-876 (2009).

61. L. Jiao, L. Zhang, X. Wang, G. Diankov, H. Dai, "Narrow graphene nanoribbons from carbon nanotubes", Nature 458, 877-880 (2009).

62. K. A. Worsley, P. Ramesh, S. K. Mandal, S. Niyogi, M. E. Itkis, R. C. Haddon, "Soluble graphene derived from graphite fluoride", Chemical Physics Letters 445 (1-3), 51-56 (2007).

63. M. Choucair, P. Thordarson, J. A. Stride, "Gram-scale production of graphene based on solvothermal synthesis and sonication", Nature Nanotechnology 4, 30 33 (2009)

64. А. В. Елецкий, И. M. Искандаров, А. А. Книжник, Д. Н. Красиков, "Графен: методы получения и теплофизичекие свойства", Успехи Физических Наук 181 (3), 233 268 (2011).

65. С. Bernardo, L. S. Lobo, "Evidence that carbon formation from acetylene on nickel involves bulk diffusion", Carbon 14 (5), 287-288 (1976).

66. J. J. Lander, H. E. Kern, A. L. Beach, "Solubility and Diffusion Coefficient of Carbon in Nickel: Reaction Rates of Nickel Carbon Alloys with Barium Oxide", Journal of Applied Physics 23, 1305 (1952).

67. M. Singleton, P. Nash, "The C-Ni (Carbon-Nickel) system", Journal of Phase Equilibria 10(2), 121-126 (1989).

68. В. Q. Bao, H. Zhang, Y. Wang, Z. Ni, Y. Yan, Z. X. Shen, K. P. Loh, D. Y. Tang, "Atomic Layer Graphene as Saturable Absorber for Ultrafast Pulsed Lasers", Advanced Functional Materials 19, 3077-3083 (2009).

69. В. С. Горелик, M. M. Сущинский "Комбинационное рассеяние света в кристаллах", Успехи Физических Наук 98, 237-294 (1969).

70. A. Gupta, G. Chen, P. Joshi, S. Tadigadapa, P.C. Eklund, "Raman Scattering from High-Frequency Phonons in Supported n-Graphene Layer Films", Nano Letters 6 (12), 2667-2673 (2006).

71. A. C. Ferrari, J. C. Meyer, V. Scardaci, C. Casiraghi, M. Lazzeri, F. Mauri, S. Piscanec, D. Jiang, K. S. Novoselov, S. Roth, A. K. Geim, "Raman Spectrum of Graphene and Graphene Layers", Physical Review Letters 97, 187401-1 187401-4 (2006).

72. A. Das, B. Chakraborty, A. K. Sood, "Raman spectroscopy of graphene on different substrates and influence of defects", Bulletin of Materials Science 31 (3), 579-584 (2008).

73. C. Casiraghi, S. Pisana, K. S. Novoselov, A. K. Geim, A. C. Ferrari, "Raman fingerprint of charged impurities in graphene", Applied Physics Letters 91, 233108 (2007).

74. Z. Ni, Y. Wang, T. Yu, Z. Shen, "Raman Spectroscopy and Imaging of Graphene", Nano Research 1 (4), 273-291 (2008).

75. D. Graf, F. Molitor, K. Ensslin, C. Stampfer, A. Jungen, C. Hierold, L. Wirtz, "Spatially Resolved Raman Spectroscopy of Single- and Few-Layer Graphene", Nano Letters 7 (2), 238-242 (2007).

76. L. M. Malard, J. Nilsson, D. C. Elias, J. C. Brant, F. Plentz, E. S. Alves, A. H. Castro Neto, M. A. Pimenta, "Probing the electronic structure of bilayer graphene by Raman scattering", Physical Review В 76, 201401(R)-1 201401(R)-4 (2007).

77. K. F. Mak, M. Y. Sfeir, Y. Wu, С. H. Lui, J. A. Misewich, T. F. Heinz, " Measurement of the Optical Conductivity of Graphene", Physical Review Letters 101, 196405-1 -196405-4 (2008).

78. G. Xing, H. Guo, X. Zhang, T.C. Sum, C.H.A. Huan "The Physcis of Ultrafast Saturable Absorption in Graphene", Optics Express 18, 4564-4573 (2010).

79. E. Hendry, P.J. Hale, J.Morger, A.V. Savchenko, S.A. Mikhailov "Coherent Nonlinear Optical Response of Graphene", Physical Review Letters 105, 097401-097405 (2010).

80. S. A. Mikhailov "Non-linear Electromagnetic Response of Graphene", Europhysics Letters 79, 27002 (2007).

81. J. J. Dean, H. M. van Driel "Second Harmonic Generation from Graphene and Graphitic Films", Applied Physics Letters 95, 261910-261913 (2009).

82. E. Garmie "Resonant Optical Nonlinearities in Semiconductors", IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 6, 1094-1110 (2000).

83. F. Bonaccorso, Z. Sun, T. Hasan, A. C. Ferrari "Graphene Photonics and Optoelectronics", Nature Photonics 4, 611-622 (2010).

84. R. S. Pantelic, J. C. Meyer, U. Kaiser, W. Baumeister, J. M. Plitzko, "Graphene oxide: a substrate for optimizing preparations of frozen-hydrated samples", Journal of Structural Biology 170 (1), 152-156 (2010).

85. L. G. De Arco, Y. Zhang, C. W. Schlenker, K. Ryu, M. E. Thompson, C. Zhou, "Continuous, Highly Flexible, and Transparent Graphene Films by Chemical Vapor Deposition for Organic Photovoltaics", ACS Nano 4 (5), 2865-2873 (2010).

86. P. Blake, P. D. Brimicombe, R. R. Nair, T. J. Booth, D. Jiang, F. Schedin, L. A. Ponomarenko, S. V. Morozov, H. F. Gleeson, E. W. Hill, A. K. Geim, K. S. Novoselov, "Graphene-Based Liquid Crystal Device", Nano Letters 8 (6), 1704-1708 (2008).

87. F. T. Vasko, V. Ryzhii, "Photoconductivity of intrinsic graphene", Physical Review B 77, 195433-1 1195433-8 (2008).

88. J. Park, Y. H. Ahn, C. Ruiz-Vargas, "Imaging of photocurrent generation and collection in single-layer graphene", Nano Letters 9, 1742-1746 (2009).

89. H. Zhang, D. Tang, R.J. Knize, L. Zhao, Q. Bao, K.P. Loh, "Graphene Mode Locked, Wavelength-Tunable, Dissipative Soliton Fiber Laser", Applied Physics Letters 96, 111112-1 111112-3 (2010).

90. Q. Bao, H. Zhang, J.-X. Yang, S. Wang, D. Y. Tang, R. Jose, S. Ramakrishna, C. T. Lim, K. P. Loh, "Graphene-Polymer Nanofiber Membrane for Ultrafast", Advanced Functional Materials 20 (5), 782-791 (2010).

91. U. Keller, "Recent developments in compact ultrafast lasers", Nature 424 831-8382003).

92. W.D. Tan, C.Y. Su, R.J. Knize, G.Q. Xie, L.J. Li, D.Y. Tang, "Mode Locking of Ceramic Nd:Yttrium Aluminum Garnet With Graphene as a Saturable Absorber", Applied Physics Letters 96,031106-1 -031106-3 (2010).

93. E. Yablonovitch, "Inhibited spontaneous emission in solid state physics and electronics", Physical Review Letters 58, 2059-2062 (1987).

94. S. John, "Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices", Physical Review Letters 58, 2486-2489 (1987).

95. J. D. Joannopoulos, S. G. Johnson, J. N. Winn, R. D. Meade, "Photonic Crystals: Molding the Flow of Light (Second Edition)", Princeton University Press (2008).

96. I. A. Sukhoivanov, I. V. Guryev, " Photonic Crystals: Physics and Practical Modeling", Springer Series in Optical Sciences (2009).

97. H. Rigneault, J.-M. Lourtioz, C. Delalande, A. Levenson, " Nanophotonics", Wiley-ISTE (2006).

98. D. W. Prather, A. Sharkawy, S. Shi, J. Murakowski, G. Schneider, Photonic Crystals, Theory, Applications and Fabrication, Wiley (2009).

99. Y. Park, E. Drouard, O. E. Daif, X. Letartre, P. Viktorovitch, A. Fave, A. Kaminski, M. Lemiti, C. Seassal, "Absorption enhancement using photonic crystals for silicon thin film solar cells", Optics Express 17 (16), 14312-14321 (2009).

100. S. K. Srivastavaa, S.P. Ojha, "Broadband optical reflector based on Si/Si02 one-dimensional graded photonic", Journal of Modern Optics 56 (1), 33-40 (2009).

101. Y. Akahane, T. Asano, B.-S. Song, S. Noda, "Fine-tuned high-Q photonic-crystal nanocavity", Optics Express 13 (4), 1202-1214 (2005).

102. H. Soda, K.-I. Iga, C. Kitahara, Y. Suematsu, " GalnAsP/InP Surface Emitting Injection Lasers", Japanese Journal of Applied Physics 18, 2329-2330 (1979).

103. S. Boutami, В. Benbakir, J.-L. Leclercq, P. Viktorovitch, "Compact and polarization controlled 1.55 цт vertical-cavity surface-emitting laser using single-layer photonic crystal mirror", Applied Physics Letters 91,071105-1 -071105-3 (2007).

104. L. Ferrier, О. E. Daif, X. Letartre, P. Rojo-Romeo, C. Seassal, R. Mazurczyk, P. Viktorovitch, "Surface emitting microlaser based on 2D photonic crystal rod lattices", Optics Express 17 (12), 9780-9788 (2009).

105. J. S. Park, A. Reina, R. Saito, J. Kong, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus, "G' band Raman spectra of single, double and triple layer graphene", Carbon 47 (5), 1303-1310 (2009).

106. I. Jung, M. Pelton, R. Piner, D. A. Dikin, S. Stankovich, S. Watcharotone, M. Hausner, R. S. Ruoff, "Simple Approach for High-Contrast Optical Imaging and Characterization of Graphene-Based Sheets", Nano Letters 7 (12), 3569-3575 (2007).

107. P. Blake, E. W. Hill, A. H. Castro Neto, K. S. Novoselov, D. Jiang, R. Yang, T. J. Booth, A. K. Geim, "Making graphene visible", Applied Physics Letters 91, 063124-1 063124-3 (2007).

108. X. Wang, M. Zhao, D. D. Nolte, " Optical contrast and clarity of graphene on an arbitrary substrate", Applied Physics Letters 95, 081102-1 081102-3 (2009).

109. Z. H. Ni, H. M. Wang, J. Kasim, H. M. Fan, T. Yu, Y. H. Wu, Y. P. Feng, Z. X. Shen, "Graphene Thickness Determination Using Reflection and Contrast Spectroscopy", Nano Letters 7 (9), 2758-2763 (2007).

110. Al. M. Г. Рыбин, А. С. Пожаров, E. Д. Образцова «Разработка метода химического газофазного осаждения графена и оптическая диагностика его свойств», Физическое образование в вузах 16(1), П31 (2010).

111. А2. М. G. Rybin, A. S. Pozharov, Е. D. Obraztsova «Control of number of graphene layers grown by chemical vapor deposition», Phys. Status Solidi С 7(11-12), 2785-2788 (2010).

112. A3. M. G. Rybin, P. K. Kolmychek, E. D. Obraztsova, A. A. Ezhov and O. A. Svirko «Formation and Identification of Graphene», Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics 4, 239-242 (2009).

113. A4. P. A. Obraztsov, M. G. Rybin, A. V. Tyurnina, S. V. Garnov, E. D. Obraztsova, A. N. Obraztsov, Y. P. Svirko «Broadband Light-Induced Absorbance Change in Multilayer Graphene», Nano Lett. 11 (4), 1540-1545 (2011).

114. A5. A. Y. Bykov, T. V. Murzina, M. G. Rybin, E. D. Obraztsova «Second harmonic generation in multilayer graphene induced by direct electric current», Phys. Rev. B 85, 121413(R) (2012).

115. A6. M. G. Rybin, M. Garrigues, A. S. Pozharov, E. D. Obraztsova, C. Seassal, P. Viktorovitch «Photonic Crystal Enhanced Absorbance of CVD Graphene», Carbon Nanostructures, GraphlTA 2011, 195-202 (2012).