Giant inelastic tunneling in epitaxial graphene mediated by localized states
用原子分辨扫描隧道显微镜和光谱研究了纳米尺度石墨烯片及其与SiC（0001）界面层的局域电子结构。石墨烯/SiC系统界面层的局域态对石墨烯的电子结构有重要影响。非弹性隧穿的巨大增强，达到总隧穿电流的50%，已被观察到在纳米尺寸的石墨烯单层缺陷包围的局域态。
2010-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transfer-free electrical insulation of epitaxial graphene from its metal substrate
高质量、大面积的外延石墨烯可以在金属表面上生长，但其传输特性不能被利用，因为导电性由衬底主导。在这里，我们通过逐步插入硅和氧，并最终在石墨烯和金属之间形成SiO $_2$层，在Ru（0001）上绝缘外延石墨烯。我们遵循的反应步骤，通过X射线光电子能谱，并使用纳米尺度的多点探针技术证明电绝缘。
2012-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half integer quantum Hall effect in high mobility single layer epitaxial graphene
量子霍尔效应，与$π$的贝里相是在这里证明了在4 H碳化硅的C面上生长的单个石墨烯层。在4 K下的迁移率为$\sim$ 20，000 cm $^2$ /V $\cdot$ s，在300 K下的迁移率为~ 15，000 cm $^2$ /V $\cdot$ s，尽管存在污染和衬底步骤。这与SiO $_2$上的最佳剥离的石墨烯薄片相当，并且比Si面外延石墨烯单层大一个数量级。这些和其他性质表明，C面外延石墨烯是基于石墨烯的电子器件的可行平台。
2009-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene
石墨烯多层膜在单晶碳化硅上外延生长。该系统由多个石墨烯层组成，其中第一层由于内置电场而被电子掺杂，而其他层基本上未掺杂。与石墨不同的是，载流子显示出狄拉克粒子特性（即反常的Berry相、弱反局域化和朗道能级能量的平方根场依赖性）。外延石墨烯显示出准弹道输运和长相干长度;可以在低温以上持续的性质。特别地，与剥离的石墨烯相反，在高迁移率外延石墨烯中没有观察到量子霍尔效应。由于材料中没有局域态，这种效应似乎被抑制了。外延石墨烯可以使用标准的光刻方法进行图案化，并使用各种技术进行表征。这些有利的功能表明，互连的室温弹道器件可能是可行的低功耗高速纳米电子学。
2007-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The emergence of quantum capacitance in epitaxial graphene
我们发现，外延石墨烯，它具有内在的n型掺杂，和未掺杂的衬底之间产生的电荷的内在的重新分布。特别地，我们详细研究了在C-封端的$4H$（$SiC$（$000{\bar{1}}$））上热加工的外延石墨烯层。我们已经研究了使用拉曼光谱在石墨烯衬底系统中的电荷分布。研究了衬底等离子体激元对$SiC$衬底纵向光学声子的影响。相关的电荷再分布揭示了石墨烯和衬底之间电容的形成。因此，我们第一次给出了直接的证据，即在外延单层石墨烯中的过量负电荷可以通过没有初始掺杂的$SiC$衬底进行自补偿。这引起了先前看不见的电荷载流子密度在衬底-石墨烯界面处的重新分布。在那里，量子电容器出现了，而没有诉诸于任何有意的外部掺杂，这是外延石墨烯的基本要求。虽然我们已经确定了电容器内部存在的电场，并揭示了在$4H$ - $SiC$面封端的碳上的外延石墨烯的小间隙（$\approx 4.3meV$）的存在，但与在面封端的$Si$上的石墨烯所获得的小间隙相比，它仍然很小。在$SiC$衬底上的石墨烯中发现的基本电子性质对于开发下一代量子技术和电子/等离子体器件可能是重要的。
2016-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
New Synthesis Method for the Growth of Epitaxial Graphene
作为全碳后CMOS电子革命的可行候选者，外延石墨烯引起了极大的关注。为了实现其应用潜力，需要用于制造大面积单晶石墨烯畴的可靠方法。本文报道了一种制备高质量外延石墨烯的新方法--“面对面”法。利用低能电子衍射、原子力显微镜、角分辨光电子能谱和拉曼光谱对样品的结构和形貌进行了表征。生长的样品显示出更好的质量和更大的长度尺度比通过传统的热脱附生长的样品。此外，石墨烯的厚度可以通过改变退火温度来容易地控制。
2011-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Optical-Pump Terahertz-Probe Spectroscopy of the Carrier Relaxation and Recombination Dynamics in Epitaxial Graphene
利用光泵太赫兹探测光谱研究了外延石墨烯中光生电子和空穴的超快弛豫和复合动力学。石墨烯在太赫兹频率下的电导率取决于载流子浓度以及载流子能量分布。因此，时间分辨的电导率的研究可以用来探测与载流子带内弛豫和带间复合相关的动力学。我们首次报道了外延石墨烯中的电子-空穴复合时间。我们的研究结果表明，载流子冷却发生在亚皮秒的时间尺度和带间复合时间的载流子密度依赖。
2008-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Van Hove singularity extension and Fermi velocity increase in epitaxial graphene functionalized by gold clusters intercalation
在缓冲层和SiC（0001）上的外延石墨烯的石墨烯单层之间的金嵌入导致簇的准独立小聚集体的形成。角分辨光电子能谱测量表明，这些簇保留了石墨烯准粒子的线性分散，并令人惊讶地增加了它们的费米速度。它们还通过没有电荷转移的强延伸强烈地修改了范霍夫奇点（VH）周围的石墨烯的能带结构。这一结果提供了一个新的洞察的作用，嵌入剂在重整化的裸电子能带结构的石墨烯通常观察到的石墨和石墨烯层间化合物。
2012-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth of Large Domain Epitaxial Graphene on the C-Face of SiC
研究了在SiC的C面上外延生长石墨烯。使用约束控制升华（CCS）方法，我们已经实现了良好的控制生长，并能够观察到均匀单层石墨烯的传播。表面图案揭示了生长的两个重要方面，即碳扩散和化学计量要求。此外，还发现了一种新的“阶梯式”增长方式。通过这种模式，单层石墨烯域可以具有数百平方微米的面积，同时，最重要的是，避免了阶梯聚束，并且保留了初始均匀阶梯状的SiC表面。阶梯式生长提供了一种可能的途径，在晶片尺寸上实现均匀的外延石墨烯，而不会损害SiC的初始平坦表面形态。
2012-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial formation of ultrathin HfO2 on graphene by sequential oxidation
该研究通过序贯氧化在石墨烯上实现超薄HfO₂的外延生长，揭示从Hf金属到非晶亚氧化物、六方亚氧化物再到单斜HfO₂的相序转变机制，为2D半导体与结晶电介质的异质集成提供新路径。
2025-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thickness Estimation of Epitaxial Graphene on SiC using Attenuation of Substrate Raman Intensity
一种简单的，非侵入性的方法，使用拉曼光谱的碳化硅（SiC）上外延生长的石墨烯层的厚度的估计，使厚度，晶粒尺寸和无序使用光谱的同时测定。由于石墨烯覆盖层的衬底拉曼信号的衰减被发现依赖于从表面的X射线光电子能谱学和透射电子显微镜推导出的石墨烯膜厚度。我们解释这种依赖性使用吸收覆盖层模型。该方法可用于绘制区域上的石墨烯厚度，并且能够估计多层石墨烯膜的厚度，超出XPS和俄歇电子能谱（AES）的可能厚度。
2009-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of covalent and metallic intercalation on the electronic properties of epitaxial graphene on SiC(0001)
采用轨道分辨密度泛函理论研究了SiC表面氢和锂嵌入石墨烯的电子性质。从石墨烯/SiC异质结系统的$(6\sqrt3\times6\sqrt3)R30^{\circ}$表面重构出发，我们发现H和Li都可以在界面处插入时恢复两个非等效结部分（即石墨烯和SiC衬底）的理想结构特征。然而，对于这两种情况，化学/静电相互作用仍然不同。因此，H-插层外延石墨烯受到扰动狄拉克点的亚晶格破坏电子干扰，而Li插层由于Li电荷的不均匀离域而产生高度$n$掺杂的系统。结果带来的作用，衬底工程在SiC上外延石墨烯的讨论。
2011-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of epitaxial graphene nanoribbons on SiC(0001)
我们对SiC（0001）上少层外延石墨烯纳米带的电子结构进行了计算。通过一个原子的描述的石墨烯层和基板内的扩展休克尔理论和实/动量空间投影，我们认为异质结构的界面的作用变得至关重要的研究系统的导电能力。从这种相互作用产生的关键问题是一个费米能级钉扎效应引入悬空界面键。这种现象与所考虑的纳米结构的宽度无关，从而损害了这些系统中限制的重要性。
2009-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Periodic spatial variation of the electron-phonon interaction in epitaxial graphene on Ru(0001
我们对Ru（0001）上外延生长的石墨烯进行了低温扫描隧道谱（STS）测量。一个非弹性的功能，有关的石墨烯晶格的振动呼吸模式的激发，被发现在360毫电子伏。由这种非弹性特征产生的微分电导的变化（其与电子-声子相互作用强度相关联）在空间上从石墨烯超晶胞的一个位置到另一个位置变化。Ru（0001）上石墨烯的电子性质的这种不均匀性是由于石墨烯和Ru（0001）晶格之间的晶格失配引起的碳-钌相互作用的局部变化造成的。
2013-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Minimal Single-Particle Hamiltonian for Charge Carriers in Epitaxial Graphene on 4H-SiC(0001)
我们提出了一个最小但至关重要的微观理论，在4 H-SiC（0001）表面上外延石墨烯和石墨烯纳米带-原型材料，以探索大规模的石墨烯的物理性质。粗粒度模型哈密顿量是基于系统的原子和电子结构从第一性原理计算。从理论中，我们明确地揭示了几个有趣的实验观察的起源，如狄拉克点周围的对称性破缺状态和整个布里渊区产生的新能带，从而建立了子状态在修改石墨烯的电子性质中的作用。我们还预测，扶手椅型石墨烯纳米带的表面上有一个单一的能隙为0.2 eV时，它们的宽度是超过15 nm，在鲜明的对比，他们通常的家庭行为。
2009-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Novel growth mechanism of epitaxial graphene on metals
石墨烯是一种由$sp^2$键合的碳原子组成的六方片，具有非凡的性质，在未来的纳米电子应用中具有巨大的前景。不幸的是，石墨的微机械裂解和化学剥离的流行制备方法不容易按比例放大用于应用目的。外延石墨烯提供了一种有吸引力的替代方案，尽管存在许多挑战，尤其是缺乏对石墨烯复杂原子组装动力学的理解。在这里，我们提出了一个简单的速率理论的外延石墨烯生长在紧密堆积的金属表面。基于最近的低能电子衍射显微镜实验（LEEM）\cite{loginova09}，我们的理论假设，石墨烯岛的生长主要是通过添加五个原子团簇，而不仅仅是通过捕获扩散的碳原子。通过适当选择动力学参数，我们的理论产生了与时间相关的碳吸附原子密度，与测量数据定量一致。在成核开始时，这种吸附原子密度的温度依赖性使我们预测，石墨烯生长的最小稳定前体是由六个五原子簇组成的固定岛。我们的研究结果为更详细的模拟提供了一个起点，这将为大规模生产外延石墨烯的发展战略提供重要的投入。
2010-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measurement of Ultrafast Carrier Dynamics in Epitaxial Graphene
使用超快光泵浦-探测光谱，我们已经测量了SiC晶片上生长的外延石墨烯层的载流子弛豫时间。我们发现两个不同的时间尺度与非平衡光生载流子的弛豫。在70-120 fs范围内的初始快速弛豫瞬态之后是0.4-1.7 ps范围内的较慢弛豫过程。较慢的弛豫时间被发现是成反比的石墨烯层中的结晶无序的程度，如通过拉曼光谱测量。我们与测量的快，慢的时间常数载流子和载流子声子带内和带间散射过程中的石墨烯。
2007-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistive junctions based on epitaxial graphene and hexagonal boron nitride
我们提出单层外延石墨烯和六方氮化硼（h-BN）作为最终厚度的共价间隔磁阻结。利用第一性原理方法，我们研究了这种结的结构，磁性和自旋输运性质的基础上，结构良好的界面与（111）面心立方或（0001）六方晶系铁磁过渡金属。我们发现低电阻面积的产品，强交换耦合整个接口，和磁阻比超过100%的某些化学成分。这些属性可以微调，使拟议的结有吸引力的纳米自旋电子学应用。
2009-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient n-type Doping in Epitaxial Graphene through Strong Lateral Orbital Hybridization of Ti Adsorbate
近年来，通过原子取代和吸附，已经证明了用于外延石墨烯的各种掺杂方法。在这里，我们观察角分辨光电子能谱（ARPES）的耦合诱导狄拉克锥重整化时，沉积少量的钛到外延石墨烯上的SiC。我们获得了一个显着的高掺杂效率和一个容易调谐的载流子速度简单地通过改变沉积的Ti的量。第一性原理理论计算表明，强的横向（非垂直）轨道耦合导致通过将石墨烯的2 pz轨道和Ti吸附物的3d轨道杂化而有效掺杂石墨烯，所述Ti吸附物附着在石墨烯上而不产生任何陷阱/散射态。这种Ti诱导的杂化是吸附物特异性的，并且对于有效掺杂以及石墨烯中的载流子输运的吸附物诱导的改性的应用具有重要后果。
2016-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene morphologies probed by weak (anti)-localization
我们展示了弱场磁导如何可以用作表征从碳化硅的C或Si面生长的外延石墨烯样品的工具，其迁移率范围为120至12000 cm ^2/（V.s）。根据生长条件的不同，我们观察到反本地化和/或本地化，可以理解为与量子干涉有关的弱本地化。推断的特征扩散长度与扫描隧道显微镜和描述石墨烯的“纯”单层和双层的理论模型一致[MacCann等人，.物理修订版信函97，146805（2006）]。
2013-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene on SiC(0001): More than just honeycombs
石墨烯影响下一代电子产品发展的潜力重新引起了人们对其生长和结构的兴趣。六方SiC表面的石墨化为石墨烯的合成提供了一种可行的替代方案，现在可以在SiC（0001）上制备晶片尺寸的外延石墨烯。尽管最近取得了这一进展，但石墨烯-SiC界面的确切性质以及石墨烯是否具有半导体间隙仍然存在争议。使用扫描隧道显微镜与功能化的提示和密度泛函理论计算，在这里，我们表明，界面是一个扭曲的碳片组成的三重六边形五边形七边形复合物周期性地插入到蜂窝晶格。这些缺陷缓解了石墨烯层和SiC衬底之间的应变，同时仍然保留了每个碳原子的三重配位。此外，这些缺陷破坏了蜂窝的六重对称性，从而自然地诱导出间隙：计算出的界面能带结构是半导体的，并且在费米能级以下的K附近存在两个局域态，解释了光电发射和碳芯能级数据。在下一层石墨烯的狄拉克点处发现了非线性色散和33 meV的间隙，从而深入了解了SiC（0001）上外延石墨烯间隙起源的争论。这些结果表明，SiC（0001）上的外延石墨烯的界面不仅仅是死缓冲层，而是积极地影响后续石墨烯层的物理和电子性质。
2010-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Table-Top Formation of Bilayer Quasi-Free-Standing Epitaxial-Graphene on SiC(0001) by Microwave Annealing in Air
我们提出了一种在SiC（0001）上制备双层准自支撑外延石墨烯（QFSEG）的方法。通过在空气中对在SiC（0001）上生长的单层外延石墨烯（EG）施加微波退火，缓冲层从SiC衬底解耦并且变成第二EG层，如通过低能电子衍射、高分辨率透射电子显微镜、拉曼散射光谱、X射线光电子能谱学和角度分辨光电子能谱学所确认的。去耦的最可能的机制是由SiC表面的氧化给出的，这与在空气中的常规退火方法中发生的情况非常相似，但是处理时间少一个数量级以上。
2017-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric effect in high mobility single layer epitaxial graphene
研究了碳化硅衬底上高迁移率单层外延石墨烯的热电响应随温度和磁场的变化关系。对于热电势的温度依赖性，即使当载流子密度很高时，也观察到与Mott关系的强烈偏离，这反映了屏蔽效应的重要性。在量子霍尔制度中，热电势峰的幅度低于理论预测的量子值，尽管样品的高迁移率。随着温度的降低，振幅的系统性降低表明热电势的抑制是石墨烯中狄拉克电子所固有的。
2011-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origins of anomalous electronic structures of epitaxial graphene on silicon carbide
在第一性原理计算的基础上，我们报道了在石墨烯和碳化硅表面之间出现了一种新的界面原子结构，破坏了石墨烯的狄拉克点，并在那里打开了一个相当大的能隙。在计算的原子结构，准周期$6\times 6$域模式出现了一个更大的相称的$6\sqrt{3}\times6\sqrt{3}R30^\circ$周期性的界面重建，解决了长期存在的实验争议的周期性的界面超结构。我们的理论能谱在石墨烯的Dirac点处显示出带隙和带隙中间态，这与最近观察到的异常角分辨光电子能谱非常一致。除了解决外延石墨烯无法解释的问题之外，我们的原子研究可能提供一种方法来设计衬底上石墨烯的能隙。
2008-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Small scale rotational disorder observed in epitaxial graphene on SiC(0001)
在电子设备中使用石墨烯的兴趣激发了对这种非凡材料的研究爆炸。简单的线性狄拉克锥能带结构提供了一个独特的可能性，研究其更精细的细节，角分辨光电子能谱学（ARPES）。事实上，ARPES已经在金属衬底上生长的石墨烯上进行，但电子应用需要绝缘衬底。通过碳化硅（SiC）的热分解生长的外延石墨烯由于所产生的大规模、均匀的石墨烯层而为此是理想的候选者。SiC上外延石墨烯的实验光谱函数已经被广泛研究。然而，到目前为止，费米面的谱宽各向异性的原因尚未确定。在目前的工作中，我们表明，通过比较的光谱函数的半经验模型，各向异性是由于小规模的旋转无序（$\sim\pm$ 0.15 $^{\circ}$）的石墨烯在SiC（0001）样品上生长的石墨烯域。除了在理解石墨烯的电子结构方面的直接好处之外，这项工作还提出了一种解释相关ARPES数据中类似变化的机制。
2012-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measurement of the Optical Absorption Spectra of Epitaxial Graphene from Terahertz to Visible
我们目前的实验结果的光学吸收光谱的外延石墨烯从可见光到太赫兹（THz）的频率范围。在太赫兹范围内，吸收主要由带内过程与频率依赖性类似的德鲁德模型。在近红外波段，吸收是由于带间过程和测量的光学电导率接近的理论值的$e^{2}/4\hbar$。我们提取的载流子密度，碳原子层的数量，和带内散射时间的测量值。
2008-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vibrational properties of epitaxial graphene buffer layer on silicon carbide
本文通过第一性原理计算研究碳化硅上外延石墨烯缓冲层的振动性质，发现其声子呈准色散且热振动离域于衬底，为热电应用提供新前景。
2025-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A method to extract pure Raman spectrum of epitaxial graphene on SiC
提出了一种利用非负矩阵分解提取SiC上外延石墨烯纯拉曼光谱的方法。它克服了从实验数据中简单地减去SiC背景而导致的负光谱强度和分辨不好的光谱的问题。我们还表明，该方法类似于反卷积，由多个亚微米区域组成的光谱，其优点是不需要脉冲响应函数的先验信息。我们已经利用这一特性来表征拉曼激光束。有效的数据平滑的方法的能力也被证明。
2013-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence for Interlayer Electronic Coupling in Multilayer Epitaxial Graphene from Polarization Dependent Coherently Controlled Photocurrent Generation
迄今为止，大多数在C面SiC上的多层外延石墨烯的实验研究表明，由于旋转堆叠，不同层的电子态是解耦的。我们测量了外延石墨烯中的三阶非线性张量，作为探测层间电子耦合的一种新方法，通过研究相干控制光电流的太赫兹发射作为光泵和太赫兹光束偏振的函数。我们发现，预期从完美的非耦合层，即一个单一的石墨烯片的相干控制太赫兹发射的偏振依赖性，没有观察到。我们假设，所观察到的角度依赖性来自层之间的弱耦合;角度依赖性的模型计算将多层结构作为具有可变层间耦合的独立双层的堆叠来处理，定性地再现了偏振依赖性，为耦合提供了证据。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Liquid metal intercalation of epitaxial graphene: large-area gallenene layer fabrication through gallium self-propagation at ambient conditions
本文提出一种在环境条件下通过液态镓插层外延石墨烯制备大面积gallenene薄膜的方法，揭示了镓自蔓延机制及异质结构相互作用，为晶圆级二维材料的可控制备提供了新途径。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of graphene-substrate interactions on configurations of organic molecules on graphene: pentacene/epitaxial graphene/SiC
并五苯已广泛用于有机器件中，并且已知并五苯与衬底之间的界面结构显著影响器件性能。在这里，我们证明了石墨烯上并五苯的分子有序性取决于石墨烯与其底层SiC衬底之间的相互作用。利用扫描隧道显微镜（STM）研究了并五苯分子在Sifaced 6 H-SiC（0001）晶片上生长的零层和单层石墨烯上的吸附。并五苯分子在零层石墨烯上形成准无定形层，其与下面的SiC衬底强烈相互作用。相反，它们在具有弱石墨烯-SiC相互作用的单层石墨烯上形成均匀有序的层。此外，我们可以改变并五苯分子在单层石墨烯上的构型。结果表明，并五苯在石墨烯上的分子有序性以及并五苯/石墨烯界面结构可以通过石墨烯-基底相互作用来控制。
2014-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quenching of quantum Hall effect and the role of undoped planes in multilayered epitaxial graphene
我们提出了一种机制，淬火的Shubnikov de Haas振荡和量子霍尔效应中观察到的外延石墨烯。实验数据表明，传导电子的散射时间与磁场有关，与回旋轨道周期数量级有关，\textit{i.e.}可以比零场散射时间小得多。我们的方案涉及到不带电层的非凡石墨烯$n=0$朗道能级，它在费米能级产生高密度的态。我们发现，这个$n=0$朗道水平和掺杂平面的导电状态之间的耦合导致具有正确的幅度来解释实验数据的散射机制。
2008-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity Effect of Epitaxial Iron Phthalocyanine Molecules on High-Quality Graphene Devices
在石墨烯上沉积磁性绝缘体是通过交换邻近相互作用在石墨烯中引入磁性以用于未来自旋电子学应用的有希望的途径。基于分子的磁体由于其合成的多功能性而可能提供独特的机会。在这里，我们研究了外延铁酞菁（FePc）分子的磁邻近效应的高品质的单层和双层石墨烯器件上的六方氮化硼衬底，通过探测本地和非本地输运。虽然FePc分子引入了大空穴掺杂效应和迁移率下降，但磁性邻近在单层石墨烯中的磁场下产生了倾斜的反铁磁状态。在双层石墨烯和FePc异质结构器件上，非局域输运揭示了明显的塞曼自旋霍尔效应。在双层散射机制的进一步分析表明，占主导地位的长程散射。我们在石墨烯/有机磁性绝缘体异质结构中的发现为在二维自旋电子器件中使用分子基磁体提供了新的见解。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetotransport Properties of Quasi-Free Standing Epitaxial Graphene Bilayer on SiC: Evidence for Bernal Stacking
我们研究了SiC上的准独立外延石墨烯双层的磁输运性质，该石墨烯双层是通过在Ar中的大气压石墨化，然后通过H $_2$插层而生长的。在电荷中性点的纵向电阻表现出绝缘行为，它遵循的温度依赖性与可变范围跳跃运输在带隙状态一致。在垂直磁场中，我们观察到了填充因子为4倍（$ν$）的量子霍尔态（QHS），以及在$ν=0$和$ν=6$的破谷对称性QHS.这些结果明确地表明，在SiC的Si面上生长的准自立式石墨烯双层表现出Bernal堆叠。
2011-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity-induced giant spin-orbit interaction in epitaxial graphene on topological insulator
Dirac材料的异质结构，如石墨烯和拓扑绝缘体，为探索固体中电子的奇异量子态提供了有趣的平台。本文采用密度泛函理论和紧束缚方法研究了石墨烯-Sb 2 Te 3异质结构的电子结构。我们发现，在Sb 2 Te 3上的外延石墨烯由于其接近拓扑绝缘Sb 2 Te 3而转变为量子自旋霍尔相。发现外延石墨烯发展出约~20 meV的巨大自旋-轨道能隙，这比原始石墨烯的自旋-轨道能隙大约三个数量级。我们讨论了这种增强的自旋-轨道相互作用的起源和可能的结果的自旋霍尔阶段在石墨烯。
2012-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Topological band gap in intercalated epitaxial graphene
石墨烯的功能化调控是一个重要的基础研究和实际应用课题。在这项研究中，我们表明，5 $d$过渡金属在SiC上的外延石墨烯的嵌入是一种很有前途的方法，实现拓扑非平凡的阶段与有限的带隙的石墨烯。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算，我们证明了Re和Ta插层石墨烯成为二维拓扑绝缘体，分别呈现线性Dirac锥和二次带，并具有拓扑带隙.拓扑态的出现归因于插层剂强的自旋-轨道耦合强度。我们发现，拓扑边缘状态存在于有限的体带隙内，根据体边界对应。我们还讨论了由于反转对称性破缺和自旋轨道耦合引起的能带结构的自旋分裂。我们的研究结果表明，插层石墨烯是一种有效的和可行的方法来操纵石墨烯的带隙和拓扑特性。这种插层石墨烯系统对于自旋电子学和量子计算应用有潜在用途。
2019-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth of Epitaxial Graphene: Theory and Experiment
详细回顾了过去5-10年有关石墨烯外延生长的文献。实验和理论方面的过渡金属和碳化硅上的生长进行了彻底的审查。热力学和动力学方面的所有这些材料的增长，在可能的情况下，进行了讨论。为了使这篇文章对更广泛的读者有用，一系列重要的实验技术，在过去的十年中已经被用来生长（例如CVD，TPG和隔离）和表征（STM，LEEM等）。石墨烯的综述，并给出了最重要的理论技术的关键调查。最后，我们批判性地讨论了各种未解决的问题有关的增长和它的机制，我们认为需要在未来的研究中适当注意。
2016-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Narrow photoluminescence peak of epitaxial MoS$_2$ on graphene/Ir(111)
我们报道了在石墨烯/Ir（111）上分子束外延生长的MoS $_2$的光致发光（PL），其峰值宽度为18 meV。这一观察结果被解释在一个弱的石墨烯-MoS $_2$相互作用，防止PL淬灭预期的金属基板。角分辨光电子能谱和温度依赖拉曼光谱显示了MoS $_2$与石墨烯的弱相互作用。这些方法揭示了石墨烯和MoS $_2$的电子态之间没有杂化，并且石墨烯和MoS $_2$具有不同的热膨胀。因此，在石墨烯上分子束外延生长的MoS 2是光电子学的重要平台，其允许具有受控性质的大面积生长。
2018-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hall Effect Mobility of Epitaxial Graphene Grown on Silicon Carbide
在真空中通过硅升华从4 H-SiC和6 H-SiC的（000 - 1）和（000-1）面生长外延石墨烯膜。在300 K和77 K下测量了薄膜的霍尔效应迁移率和面载流子密度，数据依赖于生长面。约40%的样品表现出孔作为主要载体，独立的面。一般来说，迁移率随着载流子密度的降低而增加，与载流子类型和衬底多型体无关。讨论了散射机制对薄膜电导率的影响。结果表明，对于在300 K下的近本征载流子密度，外延石墨烯迁移率在（000-1）面上为约150，000 cm 2 V-1 s-1，在（0001）面上为约5，800 cm 2 V-1 s-1。
2009-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Graphenes on Silicon Carbide
综述了在SiC晶体六方基面上外延生长石墨烯的材料科学研究进展。结果表明，在Si端SiC（0001）表面上外延生长的石墨烯与在C端SiC（000 - 1）表面上外延生长的石墨烯有很大的不同，并讨论了这些石墨烯的物理结构。描述了每种类型的外延石墨烯的独特的电子结构和输运性质，以及外延石墨烯器件的发展进展。这种材料系统具有丰富的微妙之处，并且在两个极性面上生长的石墨烯在重要方面有所不同，但是在这些外延石墨烯中发现了理想石墨烯的所有显着特征，并且已经实现了多GHz器件的晶圆级制造。
2010-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Scanning Tunneling Spectroscopy of Proximity Superconductivity in Epitaxial Multilayer Graphene
我们报告的空间测量的超导邻近效应在外延石墨烯诱导的石墨烯超导体界面。在SiC上外延多层石墨烯上生长了超导铝膜。铝膜是不连续的，在膜形态中具有沟槽网络，向下到达暴露的石墨烯平台。在石墨烯平台上测量的扫描隧道光谱显示出超导能隙随着与石墨烯-铝边缘的分离增加而明显衰减。用Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）理论很好地描述了光谱。石墨烯中超导能隙的衰减长度被确定为大于400 nm。指数衰减的能隙的偏差也被观察到在一个小得多的长度尺度上的几十纳米。
2016-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Water affinity to epitaxial graphene: the impact of layer thickness
在这项研究中，外延石墨烯的水的敏感性进行了检查。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Modelling of epitaxial graphene functionalization
提出了一种新的石墨烯在碳化硅上外延生长的模型。通过氢、氟和苯基进行外延石墨烯功能化的密度泛函理论建模，其中氢和氟显示在高吸附原子浓度下团簇形成的高概率。还已经表明，氟吸附原子的簇化由于石墨烯的显著平坦变形而在形成中提供中间带隙状态。由于空间效应，使用较大物质（甲基和苯基）的外延石墨烯的官能化使得团簇形成不可能，并且导致具有能隙开口的均匀覆盖。
2010-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Graphene on Silicon toward Graphene-Silicon Fusion Electronics
石墨烯是一个有希望的竞争者，以接替硅在电子领域的宝座。为了实现这一目标，应该开发石墨烯在衬底上的大规模外延生长。在沿着这条线的各种方法中，通过表面层的热分解在SiC衬底上外延生长石墨烯已经证明其在质量和工艺可靠性方面都非常令人满意。通过调整石墨烯/SiC界面结构，甚至可以调制石墨烯的结构性质和电子性质。然而，这种SiC上石墨烯技术的挑战是放弃成熟的Si技术和SiC块状晶体的高生产成本。在这里，我们证明了在硅衬底上形成的外延石墨烯是可能的，通过石墨化外延SiC薄膜形成在硅衬底上。这种硅基石墨烯（GOS）方法使我们能够在Si衬底上形成大面积有序sp2碳网络薄膜，并基于该结构制造电子器件。
2010-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Raman Topography and Strain Uniformity of Large-Area Epitaxial Graphene
我们报告的结果，从二维拉曼光谱研究大面积外延生长的石墨烯在SiC。我们的工作揭示了出乎意料的大的变化，在整个样品中的拉曼峰的位置，导致在应变的石墨烯膜，我们表明，与物理地形耦合拉曼光谱与原子力显微镜的不均匀性。我们报告说，基本上无应变石墨烯是可能的，即使是外延石墨烯。
2008-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Low-temperature ballistic transport in nanoscale epitaxial graphene cross junctions
我们报道了在SiC（0001）上外延生长的石墨烯纳米交叉结中的惯性-弹道输运的观测结果。弹道输运由负弯曲电阻R12表示，43 ~ 170 ohm，在4.2 K时在非局部四端结构中测量，当温度升高到80 K以上时，它消失。
2009-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
100 GHz Transistors from Wafer Scale Epitaxial Graphene
高性能的石墨烯场效应晶体管已经在两英寸SiC晶片上合成的外延石墨烯上制造，对于240 nm的栅极长度实现了100 GHz的截止频率。这些外延石墨烯晶体管的高频性能不仅显示了迄今为止任何石墨烯器件的最高速度，而且在相同栅极长度下也超过了Si MOSFET。这一结果证实了石墨烯在先进电子应用中的巨大潜力，标志着碳电子学的一个重要里程碑。
2010-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-free Standing Epitaxial Graphene on SiC by Hydrogen Intercalation
通过氢插层在SiC（0001）上获得了准独立外延石墨烯。氢在6root3重构的初始碳层和SiC衬底之间移动。对于外延石墨烯，最上面的Si原子共价结合到该缓冲层，现在通过氢键饱和。缓冲层变成具有其典型线性π带的准自立式石墨烯单层。类似地，外延单层石墨烯变成去耦双层。这种嵌入在空气中是稳定的，并且可以通过退火到900摄氏度左右来逆转。
2009-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Unexpected Structures for Intercalation of Sodium in Epitaxial Graphene-SiC Interfaces
我们使用扫描隧道显微镜，光谱学和从头计算，几个嵌入结构存在于SiC（0001）上的外延石墨烯中的钠。插层在室温下发生，Na电子掺杂石墨烯。它插层在单层石墨烯和富碳界面层之间。它还渗透到界面层下方并将其折叠以形成第二石墨烯层。这种去耦加速退火，并验证了直接钠沉积到界面层。我们的观察表明，石墨烯中的嵌入与石墨中的嵌入有着根本的不同，并且是一种多功能的电子控制手段。
2011-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High sensitive quasi freestanding epitaxial graphene gassensor on 6H-SiC
我们测量了6 H-SiC衬底上外延石墨烯和准独立外延石墨烯对NO $_2$、N $_2$、NH $_3$和CO的电响应。与外延石墨烯相比，准独立式外延石墨烯显示出NO2灵敏度的6倍增加。两种样品的灵敏度均优于实验限制的1 ppb。准独立式外延石墨烯的灵敏度的强烈增加可以通过接近狄拉克点的费米能量来解释，导致强烈的表面掺杂依赖的样品电阻。两种传感器对N $_2$、NH $_3$和CO的灵敏度可忽略。
2013-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Drastic Minimization in the van der Waals Interaction with the Bottom Epitaxial Graphene Layer by the Diels-Alder Surface Chemistry of the Top Graphene Layer
具有新产生的sp3碳中心对的Diels-Alder表面改性的顶部外延石墨烯层导致两个堆叠的石墨烯平面之间的层间范德华相互作用的突然最小化，并且在反应后操作阶段期间脱离晶片，使其下的层几乎是原始的。上图显示了Diels-Alder官能化的sp2/sp3石墨烯加合物离开母体晶片。在这篇文章中，我们系统地解决了石墨烯表面化学中的几个基本问题，这些问题对于器件制造以及在电子工业中成功实施共价改性石墨烯至关重要。
2014-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Understanding Controls on Interfacial Wetting at Epitaxial Graphene: Experiment and Theory
在原子尺度上研究了界面水与石墨碳的相互作用，作为外延石墨烯疏水性的函数。高分辨率X射线反射率显示石墨烯-水接触角由平均石墨烯厚度控制，这是由于表示为外延缓冲层的膜表面的分数，其接触角（接触角θ_c = 73°）显著小于多层石墨烯的接触角（θ_c = 93°）。经典和从头算分子动力学模拟表明，缓冲层的接触角减小是由于其与SiC衬底的外延和界面缺陷的存在。这一见解阐明了界面水结构和疏水性之间的关系，一般来说，并提出了新的路线来控制外延石墨烯的界面特性。
2012-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effect of Oxygen Adsorption on the Local Properties of Epitaxial Graphene on SiC (0001)
利用低能电子显微镜（LEEM）、微探针低能电子衍射（\muLEED）和微探针角分辨光电子能谱（\muARPES）研究了氧吸附对SiC（0001）表面单层石墨烯局域结构和电子性质的影响。我们发现，SiC（0001）上的外延石墨烯缓冲层在氧化后部分去耦。氧化过程的监测表明，氧饱和的Si悬挂键，打破一些Si-C键在界面处，并插入石墨烯层。精确控制氧化参数使我们能够调整层中的电荷密度调制。
2012-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
The electroluminescent properties based on bias polarity of the epitaxial graphene/aluminium SiC junction
我们研究了外延石墨烯/SiC结的电致发光特性。在50-300 K的温度范围内测量了外延石墨烯/SiC的电致发光的温度和电流依赖性。在300~K下的电致发光结果与Al/SiC结的电致发光光谱进行了比较。光谱之间的差异是由不同的能带弯曲解释的，由于石墨烯的半金属特性，这可能导致可调谐LED。我们观察到在两个偏压极性下的电致发光，并利用Franz-Keldysh效应描述了光谱的蓝移。
2017-12-07 cond-mat.mtrl-sci
