Electronic structure of epitaxial graphene layers on SiC: effect of the substrate
最近的运输测量SiC上生长的石墨薄膜显示大的相干长度和异常的整数量子霍尔效应预期孤立的石墨烯片。这是这种情况下，即使这些薄膜的层-衬底外延意味着一个强大的界面键，应该引起扰动的石墨烯电子结构。我们的DFT计算证实了第一吸附碳层中的这种强衬底-石墨键，其防止了该层的任何石墨电子性质。然而，通过第二和第三吸收层恢复了膜的石墨性质。这种效应在（0001）和$(000\bar{1})$ 4 H SiC表面都可以看到。我们还提出了证据的电荷转移，取决于接口的几何形状。它导致石墨烯被掺杂，并且在沉积3个碳层之后在狄拉克点处产生间隙开口，这与最近的ARPES实验一致（T.Ohta等人，Science { \bf 313}（2006）951）。
2007-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Ion-beam-milled graphite nanoribbons as mesoscopic carbon-based polarizers
研究通过离子束刻蚀抛光边缘的新型石墨纳米带，发现当入射光垂直于c轴时其拉曼模式具有强烈偏振依赖性，并证明该器件可作为碳基片上偏振器，制备方法优于机械抛光。
2023-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Morphology of graphene thin film growth on SiC(0001)
石墨烯在SiC（0001）上的外延膜从基础物理学以及面向应用的观点来看是有趣的。在这里，我们使用低能电子显微镜（LEEM）和角分辨光电发射（ARPES）研究在真空中制备的石墨烯薄膜的新兴形态。我们通过比较LEEM中电子反射谱的特征与ARPES所揭示的PI-能带结构来识别单层和双层石墨烯膜。我们证明，LEEM作为一种工具，以准确地确定石墨烯层的局部范围以及层厚度。
2007-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Growth of monolayer graphene on 8deg off-axis 4H-SiC (000-1) substrates with application to quantum transport devices
使用高温退火条件，其中石墨帽覆盖8度离轴4 H-SiC样品的C面，已经生长了大且均匀的单个外延石墨烯层。拉曼光谱显示这些单层石墨烯片的几乎独立的特征的证据，这是由磁输运测量证实。我们发现一个温和的p型掺杂，高载流子迁移率和半整数量子霍尔效应典型的高品质石墨烯样品。这为石墨烯与构成当今SiC行业标准的晶圆上的SiC器件的完全兼容集成开辟了道路。
2010-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Morphology of Graphene on SiC(000-1) Surfaces
石墨烯通过真空退火在SiC（000-1）表面（所谓的晶体的C面）上形成，所得膜通过原子力显微镜、俄歇电子能谱、扫描俄歇显微镜和拉曼光谱表征。这些膜的形态与在SiC（0001）表面（Si面）上生长的石墨烯膜进行比较。石墨烯在C面上形成阶梯状形态，而其在Si面上形成较平坦的形态。有人认为，这种差异发生，因为在两种情况下不同的接口结构。对于某些SiC晶片，发现纳米晶石墨形成在石墨烯的顶部上。
2009-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and characterization of atomically-thin graphite films on a silicon carbide substrate
本文报道了石墨薄膜的合成和详细表征，通过热分解的6 H-SiC晶片的（0001）面，证明了单晶薄膜的成功生长到大约一个石墨烯层。生长和表征在超高真空（UHV）条件下进行。用低能电子衍射监测生长过程和样品质量，用芯能级x射线光电子能谱学测定样品厚度。高分辨率角分辨光电子能谱显示恒定的能量图模式，这是非常尖锐和充分的动量分辨，但分辨率不受限制。我们讨论了扫描电子显微镜数据，以及与以前的研究，这一观察的影响。
2006-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrananocrystalline Diamond Film: Tribological Studies Against Metal and Ceramic Balls
本文研究了UNCD薄膜与三种不同的摩擦副（Al_2 O_3、SiC和钢球）的摩擦磨损行为。UNCD/钢滑动副在滑动过程的初期表现出较高的摩擦系数，随着滑动行程的延长，摩擦系数逐渐降低。这可能是由氧化机理解释的。然而，在UNCD/SiC的情况下，观察到高的摩擦值，这是由于强大的粘附力作用在整个滑动界面。UNCD/Al_2O_3滑动组合具有稳定的低摩擦系数。这是由化学惰性界面和石墨摩擦层形成。
2018-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Formation of a Buffer Layer for Graphene on C-face SiC{0001}
利用低能电子衍射（LEED）和低能电子显微镜（LEEM）研究了在富硅环境中加热SiC（000-1）表面（{0001}表面的C面）制备的石墨烯薄膜。石墨化后，通过原位LEED观察到具有rt（43）x rt（43）-R7.6度对称性的界面。氧化后，界面呈现rt（3）× rt（3）-R30度对称性。电子反射率测量表明，这些界面结构产生于石墨烯和SiC之间形成的石墨烯状“缓冲层”，类似于在Si面SiC上观察到的。从动态LEED结构计算的氧化的C面表面，它被发现由石墨烯层坐在硅酸盐（Si 2 O3）层的顶部，与硅酸盐层具有众所周知的结构，如先前研究的裸SiC（000-1）表面。在此基础上，对氧化前的界面结构进行了讨论。
2014-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Layer Number Determination and Thickness-dependent Properties of Graphene Grown on SiC
在碳化硅（SiC）的碳表面上生长的少层石墨烯的电子性质被发现强烈地依赖于层数。载流子迁移率在较厚的石墨烯中更大，因为在较高层中与衬底相关的散射减少。迁移率的载流子密度依赖性在薄和厚石墨烯中是定性不同的，其中转变发生在约2层处。在厚的石墨烯中，迁移率随着载流子密度而增加，类似于从天然石墨剥离的多层石墨烯，这表明尽管有报道记录了C面生长的石墨烯中的非Bernal堆叠顺序，但各个层仍然电耦合。由于态密度的增加，霍尔系数峰值在厚石墨烯中降低。因此，非常需要一种可靠且快速的层数表征工具。迄今为止，AFM高度测定和拉曼散射通常被使用，因为SiC上的石墨烯的光学对比度较弱。然而，这两种方法都具有低吞吐量的缺点。我们表明，扫描电子显微镜（SEM）的对比度可以得到类似的结果，更高的吞吐量。
2011-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Film structure of epitaxial graphene oxide on SiC: Insight on the relationship between interlayer spacing, water content, and intralayer structure
在碳化硅上生长的多层石墨烯的化学氧化产生的膜表现出可再现的特性，横向均匀性，大面积的光滑度和可管理的化学复杂性，从而打开机会，以加速这种形式的氧化石墨烯膜的基本理解和技术应用。在这里，我们调查这些超薄氧化膜的垂直层间结构。X射线衍射、原子力显微镜和IR实验表明，多层膜表现出优异的层间配准，少量（<10%）的插层水，以及约9.35 μ m的出乎意料的大的层间分离。密度泛函理论计算表明，“氧化石墨烯膜中水少但层间距大”的明显矛盾可以通过考虑由碳层形成的多层膜来解释，该多层膜在纳米级上呈现非均匀氧化，其中非氧化和高度氧化的纳米-畴共存，并且其中在堆叠层的氧化区域之间捕获的少量水分子足以解释所观察到的大的层间分离。这项工作揭示了在碳化硅上生长的氧化石墨烯薄膜的垂直和层内结构，更一般地说，它提供了关于石墨烯/氧化石墨材料的层间间距，水含量和结构之间关系的新见解。
2014-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Surface energy engineering of graphene
对SiC上外延石墨烯进行了接触角测量。尽管在SiC上仅存在单层外延石墨烯，但接触角从SiC衬底上的69°急剧变化到石墨烯的92°。通过对单层、双层和多层石墨烯以及高度有序热解石墨（HOPG）的测量发现，接触角不存在厚度依赖性。用氧等离子体处理石墨烯后，通过拉曼光谱研究了损伤程度，并报道了无序程度与润湿性之间的相关性。通过使用低功率氧等离子体处理，石墨烯的润湿性得到改善而没有额外的损伤，这可以解决石墨烯器件制造中涉及的粘附问题。
2011-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The role of graphitic filaments in resistive switching behaviour of amorphous silicon carbide thin films
报道了单复合靶磁控溅射法制备的非晶碳化硅（a-SiC）薄膜的电阻开关特性。开关性能作为薄膜厚度（50，100和300 nm）的函数，以及不同的顶部金属电极（铜，铂和银）与底部电极固定为金，进行了研究。的开关参数（形成电压，设置和复位电压和相应的电流）被发现是依赖于SiC膜的厚度，它被观察到，100 nm是最佳的耐久性的最佳厚度。金属电极与a-SiC薄膜之间的界面在实现开关性能方面起着更重要的作用。最佳器件的电阻关/开比为108，保持时间>104 s，耐久性为50次循环。横截面扫描电子显微镜提供的证据表明，开关的机制涉及碳纤维的形成和拉曼光谱表明，这些纤维是纳米晶石墨的性质。目前的工作清楚地表明，在开关周期过程中，SiC发生解离，从而形成纳米晶石墨丝。除了金属丝之外，这些有助于a-SiC基电阻式存储器器件中的切换。
2019-08-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrathin epitaxial graphite: 2D electron gas properties and a route toward graphene-based nanoelectronics
我们已经制备了具有显著二维电子气（2DEG）行为的外延石墨薄膜。通过热分解在6 H-SiC的（0001）表面上生长了典型的由3个石墨烯片组成的薄膜，并通过表面科学技术对其进行了表征。的低温电导跨越的范围内的本地化制度根据结构状态（平方电阻1.5千欧姆至225千欧姆在4 K，具有正的磁导）。低电阻样品在二维上表现出弱局域化的特征，由此我们估计了弹性和非弹性的平均自由程。在低场下，霍尔电阻在高达4.5 T时是线性的，这可以通过每个石墨烯片的密度为10^{12} cm^{-2}的n型载流子来很好地解释。最高度有序的样品表现出Shubnikov-de Haas振荡，其对应于在霍尔电阻中观察到的非线性，表明潜在的新量子霍尔系统。我们表明，高迁移率的薄膜可以通过传统的光刻技术图案化，我们演示了调制的膜电导使用顶栅电极。这些关键元素表明基于纳米图案化外延石墨烯（NPEG）的电子器件应用具有大规模集成的潜力。
2004-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A structural analysis of ordered Cs$_{3}$Sb films grown on single crystal graphene and silicon carbide substrates
本研究通过脉冲激光沉积和热蒸发在单晶衬底上生长有序Cs$_{3}$Sb薄膜，发现其具有高量子效率和低表面粗糙度，为高性能光电阴极和外延异质结构提供了基础。
2024-07-17 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph
Epitaxial graphene homogeneity and quantum Hall effect in millimeter-scale devices
在5.6 x 5.6 mm^2外延石墨烯器件中观察到量子化的磁输运，该器件在高温（1900 °C）下使用SiC（0001）的Si面上的高度约束升华生长。精确的量子化霍尔电阻Rxy = h/2e^2在T = 3.1 K和9 T时保持在临界电流Ixx = 0.72 mA的最高记录水平，拉曼显微镜显示出低而均匀的应变。在第二个器件中，吸附诱导的分子掺杂降低了载流子浓度，接近狄拉克点（n ~ 1 E10（1/cm^2）），在10 mm^2的面积上测得迁移率为43700 cm^2/Vs。原子力，共聚焦光学，和拉曼显微镜被用来表征大规模的设备，并揭示了改进的SiC平台形貌和石墨烯层的结构。我们的研究结果表明，通过面石墨加工生产的外延石墨烯的结构均匀性有助于毫米级的输运均匀性，并将证明对科学和商业应用有用。
2016-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-temperature fabrication of amorphous carbon films as a universal template for remote epitaxy
本文提出在III-V族半导体上低温制备超薄二维非晶碳层作为远程外延通用模板，通过精确调控碳层厚度实现衬底相互作用可调，并在多种衬底上获得高质量单晶III-V族及亚稳相外延层，同时演示了应力辅助剥离。
2024-10-20 cond-mat.mtrl-sci
