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
Mimicking Nanoribbon Behavior Using a Graphene Layer on SiC
我们提出了一种自然的方式来创建量子限制区域的石墨烯在系统中，允许大规模的设备集成。我们表明，使用第一性原理计算，在$[000\bar{1}]$ $SiC$的沟槽区域上的单个石墨烯层模仿i）费米能级周围的能带和ii）独立石墨烯纳米带的磁性。根据沟槽方向，锯齿形或扶手椅型纳米带被模仿。这种行为的发生是因为$SiC$表面上的单个石墨烯层失去了石墨烯类性质，其仅在沟槽上恢复，从而以这种方式提供了受限的条带区域。
2010-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Rotational stacking and its electronic effects on graphene films grown on 4H-SiC$(000\bar{1})$
利用低能电子衍射和表面X射线衍射研究了在SiC $(000\bar{1})$表面生长的多层石墨烯的堆积顺序。我们发现，薄膜中含有高密度的旋转堆垛层错所造成的三种类型的旋转石墨烯：片旋转$30^\circ$和$\pm 2.20^\circ$相对于SiC衬底。这些角度是独特的，因为它们对应于分层石墨烯的相称相，与其本身和SiC衬底两者。{ \it Ab intio}计算表明，这些旋转相使相邻的石墨烯层电子解耦。在断层边界处来自石墨烯的能带结构在$K$ -点（狄拉克锥）处显示线性能量色散，几乎与单个石墨烯片相同。
2007-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Intercalation of hydrogen in the SiC/epitaxial graphene interface
我们测量了生长在SiC硅表面上的氢嵌入外延石墨烯在中红外光谱范围内的光吸收。我们已经使用衰减全反射几何结构来增强与表面和SiC/石墨烯界面相关的吸收。外延石墨烯的样品已经在790至1250 $^\circ$ C的温度范围内插层，并与氢蚀刻的SiC的参考样品进行比较。我们已经发现，尽管Si-H键在低至790 $^\circ$ C的温度下形成，但是仅对于在超过1000 $^\circ$ C的温度下插入的外延石墨烯达到了良好发展的键级。我们还表明，当样品储存在环境空气中时，插氢降解的时间尺度上的几天。光学光谱显示，由于插层过程中留下的残留原子氢，在SiC/石墨烯界面上形成了乙烯基和甲硅烷基官能团。
2018-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopy of epitaxial graphene on a SiC substrate
通过退火在SiC衬底上制备外延石墨烯（EG），可以加快石墨烯在未来电子器件中的应用，因此引起了人们的广泛兴趣。EG和SiC衬底的相互作用对其电子和物理性质至关重要。本文利用拉曼光谱研究了EG的结构及其与SiC衬底的相互作用。结果表明，EG的拉曼谱带均发生了明显的蓝移，这是由于基底诱导的压应变引起的。构建了一个包含碳纳米网上石墨烯的13 × 13蜂窝晶格单元的模型来解释应变的起源。石墨烯层和衬底之间的晶格失配导致石墨烯上的压应力为2.27 GPa。我们还表明，在Si和C终止SiC衬底上生长的EG的电子结构是完全不同的。我们的实验结果揭示了石墨烯和SiC衬底之间的相互作用，这对EG的未来应用至关重要。
2008-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation of Graphene on SiC(0001)
这篇论文已被撤回，由于坚持双重提交政策的参考期刊。我们道歉。
2009-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Growth of thin graphene layers on stacked SiC surface in ultra high vacuum
我们展示了一种在超高真空条件下在SiC的C面上制备薄石墨烯层的技术。一个堆栈的两个SiC衬底，包括一个半开放的腔在界面上被用来部分限制耗尽的Si原子从样品表面在生长过程中。我们观察到，这种配置显着减缓石墨烯的生长，以容易控制的速度在超高真空环境中的C面SiC。低能电子衍射和拉曼光谱的测量结果与堆叠配置生长的样品进行了比较，通过使用裸UHV升华工艺生长的样品。
2011-09-08 cond-mat.mtrl-sci
The interface structure of epitaxial graphene grown on 4H-SiC(0001)
我们提出了一个结构分析的石墨烯-4 HSiC（0001）界面使用表面X射线反射率。我们发现，界面是由两个SiC双层的扩展重建。直接在第一石墨烯片下方的界面是延伸层，其厚度是体SiC双层的两倍以上（~1.7A与0.63A相比）。从该界面层到第一石墨烯片的距离远小于石墨层间间距，但大于对（000-1）表面上生长的石墨烯测量的相同距离，如先前通过从头计算预测的。
2008-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Evolution in Surface Morphology of Epitaxial Graphene Layers on SiC Induced by Controlled Structural Strain
利用电子沟道衬度成像技术研究了外延石墨烯薄膜和6 H-SiC（0001）衬底表面形貌的演化。而薄膜厚度仅由生长温度决定，在恒定温度下增加生长时间会影响内应力和薄膜形态。超过8-10分钟的退火时间导致石墨烯膜被钉扎到的SiC台阶边缘的均方粗糙度增加，导致在室温下的压缩应力膜。较短的退火时间产生的梯田边缘的形态变化最小，并导致在冷却到室温后几乎无应力的膜。
2008-11-20 cond-mat.mtrl-sci
The structure and evolution of semiconducting buffer graphene grown on SiC(0001)
使用高度控制的石墨烯在SiC（0001）上的覆盖率，我们研究了在SiC界面上生长的第一石墨烯层的结构。这一层被称为缓冲层，是半导体的。利用X射线反射率和X射线驻波分析，我们对有无单层石墨烯层的缓冲层结构进行了比较研究，结果表明，在SiC界面处，不超过26%的缓冲碳与Si共价键合。我们还表明，顶部的SiC双层是Si耗尽，是可能的原因，在这个系统中先前观察到的inflation。当单层石墨烯层在缓冲层上方形成时，缓冲层变得不那么波纹化，具有与SiC界面的键合几何形状变化的迹象。同时，整个SiC界面变得更加无序，这可能是由于与更高的生长温度相关的熵。
2017-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-Freestanding Multilayer Graphene Films on the Carbon Face of SiC
利用高分辨角分辨光电子能谱研究了生长在SiC碳表面上的石墨烯和掺杂石墨烯的电子能带结构，观察到相邻层之间的旋转和AB-堆叠。将准独立AB-双层的能带结构与在SiC的Si面上生长的双层石墨烯直接比较，以研究衬底对外延石墨烯的电子性质的影响。我们的研究结果表明，从电子的角度来看，由于石墨烯层之间的旋转，C面膜几乎是独立的。
2011-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Wide-Gap Semiconducting Graphene from Nitrogen-Seeded SiC
基于石墨烯的所有碳电子产品一直是一个难以捉摸的目标。十多年来，这种材料无法产生显著的带隙，阻碍了半导体石墨烯的发展。虽然化学功能化被认为是获得半导体石墨烯的途径，但化学吸附物中的无序导致低迁移率，已被证明是其生产中的障碍。我们展示了一种生产半导体石墨烯的新方法，该方法使用小浓度的共价键合的表面氮，而不是作为功能化石墨烯的手段，而是作为约束和弯曲石墨烯的一种方式。我们证明，SiC上的氮的亚单层浓度足以将外延石墨烯钉在SiC界面上，因为它的生长，导致石墨烯弯曲。石墨烯的所得三维调制在另外连续的金属石墨烯片中打开大于0.7eV的带隙。
2014-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Size confinement effect in graphene grown on 6H-SiC (0001) substrate
我们观察了生长在n型6 H-SiC（0001）上的石墨烯的占据态密度的能量结构。用光电子能谱学揭示的结构通过量子阱态的产生来描述，量子阱态的数目和能量位置（E1 = 0.3 eV，E2 = 1.2 eV，E3 = 2.6 eV）与石墨烯/n-SiC结构中的价带的电势释放形成的深（V = 2.9 eV）和窄（d = 2.15 A）量子阱的计算值一致。我们相信量子阱态也应该在电介质上的石墨烯和悬浮的石墨烯中形成。
2014-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Comeback of epitaxial graphene for electronics: large-area growth of bilayer-free graphene on SiC
我们提出了一种在SiC上外延石墨烯的新制造方法，该方法能够以前所未有的再现性生长超光滑无缺陷和无双层的石墨烯片，这是高质量石墨烯基电子器件的晶圆级制造的必要先决条件。在高温升华生长期间固有但不利的高SiC表面台阶的形成通过稳定SiC表面的石墨烯缓冲层的快速形成而被抑制。增强的成核作用是通过分解作为碳源的聚合物吸附物来实现的。在大多数步骤远低于0.75 nm的情况下，形成了没有双层夹杂物的纯单层石墨烯，其横向尺寸仅受衬底尺寸的限制。这使得聚合物辅助升华生长技术成为商业晶片规模外延石墨烯制造的最有前途的方法。非凡的电子质量证明了量子电阻计量在4.2 K，迄今为止尚未达到的精度和高电子迁移率的毫米级设备。
2016-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic equilibrium conditions of graphene films on SiC
第一性原理表面相图揭示了3C-SiC（111）的Si侧上的外延单层石墨烯膜可以在实验可控条件的窄范围内作为结晶稳定相存在，从而定义了通向最高质量石墨烯膜的路径。我们的计算是基于范德瓦尔斯修正的密度泛函。零层至三层石墨烯的完整的实验观察到的（6 sqrt（3）x 6 sqrt（3））-R30超晶胞对于描述正确的界面几何形状和表面相的相对稳定性以及可能的缺陷是必不可少的。
2013-04-29 cond-mat.mtrl-sci
The quasi-free-standing nature of graphene on H-saturated SiC(0001)
我们报道了在6 H-SiC（0001）上通过在缓冲层下嵌入氢制备的准独立石墨烯的研究。利用红外吸收光谱，我们证明了SiC（0001）表面是饱和的氢。拉曼光谱表明缓冲层转化为石墨烯，石墨烯表现出轻微的拉伸应变和短程缺陷。这些层是空穴掺杂的（p = 5.0-6.5 x 10^12 cm^（-2）），室温下载流子迁移率为3，100 cm ^2/Vs。与缓冲层上的石墨烯相比，对于H-封端的SiC（0001）上的石墨烯，观察到迁移率的温度依赖性大大降低，这证明了术语“准自立”的合理性。
2011-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Atmospheric pressure graphitization of SiC(0001)- A route towards wafer-size graphene layers
我们研究了在SiC（0001）衬底上外延生长的石墨烯薄膜，采用Ar气氛代替真空气氛进行退火。使用AFM和LEEM，我们观察到显着改善的表面形态和石墨烯域的大小。对单层石墨烯薄膜的霍尔测量显示，室温下载流子迁移率约为1000 cm^2/Vs，27 K下约为2000 cm^2/Vs。这里介绍的生长过程建立在技术上可行的基础上的石墨烯膜的合成。
2008-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Structure and morphology evolution of concave-shaped SiC {0001} surfaces in liquid silicon
在纯液态硅中制备并重构了凹形4 H-SiC {0001}表面，研究了SiC表面的结构和形貌随方位角和离轴角的变化。在两个极性表面上显示出不同的表面特征，其中只有Si面反映了4 H-SiC晶体的六重对称性。在Si面上，沿方向的台阶聚束<1100>比沿方向的强<1120>，这与台阶边缘的键合状态有关。更显着的步骤聚束上观察到的C面，而它是不敏感的方位角取向。台阶刻面的程度在Si面上更强。在SiC {0001}表面的两个极性上，台阶面化与偏角无关。
2022-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Study of Graphene on SiC
采用密度泛函计算，我们研究了单，双石墨烯层的Si和C-终止的1x 1 - 6 H-SiC表面。我们表明，与早期的假设相反，第一碳层是共价键合到基板上，不能负责实验观察到的石墨烯型电子光谱。独立式石墨烯的特征光谱与第二碳层一起出现，其表现出与底层结构的弱范德华键合。对于Si终止的衬底，界面是金属的，而在C面上，对于单个或双石墨烯覆盖，界面分别是半导体或半金属的。
2007-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Low temperature transport properties of multigraphene structures on 6H-SiC obtained by thermal graphitization: evidences of a presence of nearly perfect graphene layer
研究了SiC热石墨化制备的6 H-SiC衬底上多层石墨烯的输运性质。主要结果是，这些结构被证明包含位于SiC衬底和multgraphene层之间的近乎完美的石墨烯层。结果发现，磁电阻和Shubnikov-de Haas振荡的曲线显示了单层石墨烯的典型特征。耐低温性表现出随着温度增加而增加，这也对应于单层石墨烯的典型行为（反局域化）。然而，在较高的温度下，电阻随温度的升高而降低，这对应于弱的局部化。我们认为，所观察到的行为可以解释为单层石墨烯和多层石墨烯的导电性的贡献的平行组合，后者允许逃脱大气效应对石墨烯的损害。
2012-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Approaching ideal graphene: The structure of hydrogen-intercalated graphene on 6H-SiC(0001)
采用正入射X射线驻波技术测量了氢嵌入的准自由单层石墨烯在6 H碳化硅（0001）面上的吸附高度。基于范德华校正的交换相关泛函，对全（$6 \sqrt{3} \times 6 \sqrt{3}$）-R30 $^\circ$晶胞的密度泛函计算发现与实验非常一致的纯物理吸附高度、石墨烯层的非常低的屈曲、界面处的非常均匀的电子密度以及石墨烯在任何衬底上的最低已知的每原子吸附能。与其他石墨烯的结构比较表明，6 H-SiC（0001）上的氢插层石墨烯接近理想石墨烯。
2014-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Selective epitaxial growth of graphene on SiC
我们提出了一种创新的方法，选择性外延生长的几层石墨烯（FLG）上的预图案化的SiC衬底。该方法涉及，连续，溅射的AlN薄层上的单晶SiC衬底，然后，图案化它与电子束光刻（EBL）和湿法蚀刻。来自SiC衬底的Si的几个原子层的升华仅通过选择性蚀刻的AlN层发生。在无AlN区域中~1582 cm-1处的拉曼G带的存在被用来验证这一概念，它给出了选择性FLG生长的绝对证据。
2008-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Structure of Superconducting Ca-intercalated Bilayer Graphene/SiC studied using Total-Reflection High-Energy Positron Diffraction
利用全反射高能正电子衍射技术研究了SiC（0001）衬底上超导钙插层双层石墨烯的原子结构。通过将实验摇摆曲线与使用全动力学理论计算的各种结构模型的摇摆曲线进行比较，我们发现Ca原子插入石墨烯缓冲层间，而不是两个石墨烯层之间。从输运测量，超导转变被观察到在Tc_onset = 4K的这种结构。这项研究是第一个明确确定的原子排列和超导电性之间的关系，在钙插层双层石墨烯。
2019-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Charge spill-out and work function of few-layer graphene on SiC(0001)
我们报道了在6 H-SiC（0001）上外延少层石墨烯的电荷溢出和功函数。从高分辨率，能量过滤的X射线光电子发射显微镜（XPEEM）的实验相结合的从头计算密度泛函理论计算使用一个宽松的界面模型。从理论和实验中获得的功函数值是定性一致的，再现了先前观察到的随着每个额外的石墨烯平面而增加功函数的趋势。在SiC/石墨烯界面处通过缓冲层的电子转移引起界面偶极矩，该界面偶极矩是石墨烯功函数调制的起源。总的电荷转移是独立的石墨烯层的数量，并与恒定的结合能的SiC组分的C1 s核心水平通过XPEEM测量是一致的。电荷泄漏到真空中取决于石墨烯层的数量，这解释了为什么实验的、层依赖的C1 s-石墨烯核心能级结合能位移不严格遵循功函数。因此，在SiC/石墨烯界面处的电荷转移和电荷溢出到真空中的组合解决了实验功函数和C1 s结合能之间的明显差异。
2018-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of Long Monolayer Graphene Ribbons grown on Graphite Capped 6H-SiC (000-1)
我们提出了一个大的，孤立的，石墨烯带上轴半绝缘6 H-SiC晶片的C面生长的调查。使用石墨帽覆盖SiC样品，我们修改了Si升华过程中的Si物种的脱附。这导致生长动力学的更好控制，产生非常长（约300微米长，5微米宽）的均匀单层石墨烯带。AFM、光学显微镜和SEM结果表明，这些带状物完全占据了SiC台阶表面上异常大的台阶。拉曼光谱表明，热应力已部分放松皱纹的形成，在AFM图像中可见。此外，我们表明，尽管石墨烯的低光学吸收，光学差分传输可以成功地用于证明的单层字符的带。
2009-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Stacking order effects on the energetic stability and electronic properties of $n$-doped graphene/h-BN van der Waals heterostructures on SiC(0001)
研究了由具有不同电子特性的堆叠二维材料制成的异质结构在创建多功能器件中的潜力。石墨烯（G）和六方氮化硼（h-BN）范德华（vdW）体系已经被广泛研究，包括最近关于在石墨烯/SiC（0001）模板上合成h-BN的研究。这些研究表明，h-BN封装可以发生除了VDW外延。本文对SiC（0001）衬底上具有碳缓冲层的G/h-BN异质结构进行了理论研究。结果显示，单层石墨烯下方的h-BN封装具有能量偏好：双层系统中的G/h-BN/SiC和三层系统中的G/h-BN/G/SiC。电子结构计算表明，石墨烯的线性能带色散在双层体系中得到保持，但由于石墨烯的电子掺杂水平不同，狄拉克点位于不同的能量位置。在三层系统中，石墨烯的掺杂水平也取决于堆叠顺序。G/h-BN/G/SiC的电子能带结构在费米能级以下具有两个能量不同的狄拉克点。较不稳定的系统如G/G/h-BN/和h-BN/G/G/SiC在费米能级附近显示抛物线带。基于C-1 s核心能级位移（CLS）和碳K边X射线吸收近边光谱（XANES）的模拟进行了额外的结构表征，以帮助这些石墨烯/h-BN vdW系统中的未来实验光谱。
2023-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Doping of epitaxial graphene on SiC intercalated with hydrogen and its magneto-oscillations
我们研究了由氢嵌入产生的准自由单层石墨烯与表面受体态之间的电荷转移。我们考虑了两种受主态密度模型来解释石墨烯中观察到的高空穴密度，并发现了对栅极电压的密度响应。通过研究载流子密度的磁振荡，我们提供了一种实验方法来确定相关的模型。
2011-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen assisted growth of high quality epitaxial graphene on the C-face of 4H-SiC
我们展示了氢辅助生长的高质量的外延石墨烯的C面的4 H-SiC。与传统的热分解技术相比，该方法的生长畴的尺寸显著增加，厚度变化减小。基于外延石墨烯的形貌，揭示了氢的作用。据发现，氢作为碳蚀刻剂。它抑制了石墨烯的缺陷形成和成核。它还通过烃类物质改善碳原子的动力学。这些效应导致畴尺寸的增加和结构质量的提高。随之而来的覆盖效应导致光滑的表面形态和多层生长的抑制。我们的方法提供了一个可行的路线，微调SiC上的外延石墨烯的生长动力学。
2014-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Medium Energy Ion Scattering of Gr on SiC(0001) and Si(100)
高分辨率离子束分析石墨烯的深度分布是分析石墨烯单层厚度的实用方法。不仅能量分辨率足以从下面的SiC中分辨石墨烯，而且通过使用同位素标记，可以标记由反应的乙烯产生的石墨烯。此外，我们能够分析由氧化的Si（100）衬底支撑的石墨烯，允许研究通过化学气相沉积在金属上生长并转移到硅上的石墨烯膜。这引入了一种强大的方法来探索石墨烯形成的基本原理。
2011-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Graphene nanoribbons on vicinal SiC surfaces by molecular beam epitaxy
我们提出了一种新的方法生产的外延石墨烯纳米带（GNRs）的密集有序阵列使用相邻的SiC表面作为模板，其中包括有序对（0001）梯田和nanofacets。石墨烯在大约10 nm宽的（0001）平台上以10 nm的空间间隔受控选择性生长允许GNR形成。通过选择SiC衬底的邻位方向，[1-100]，获得了具有主要扶手椅边缘的有序GNR。这些结构，高密度GNRs，使我们能够观察到的电子结构在K点的角度分辨光电子能谱，显示清晰的带隙开口至少为0.14 eV。
2012-10-16 cond-mat.mtrl-sci
CO2 Laser-Induced Growth of Epitaxial Graphene on 6H-SiC(0001)
SiC表面的热分解可能提供了在电子平台中有用的材料上外延生长石墨烯的最有前途的方法。目前，努力集中在用于大面积、低应变外延石墨烯的生长的可靠方法上，这仍然缺乏。本文报道了一种利用红外CO2激光（10.6 μm）作为加热源，在SiC（0001）表面快速、单步外延生长大面积均匀石墨烯薄膜的新方法。除了能够实现可以控制外延石墨烯的堆叠顺序的极端加热和冷却速率之外，该方法是成本有效的，因为它不需要SiC预处理和/或高真空，它在低温下操作并在第二时间尺度中进行，从而为EG制造提供绿色解决方案，并通过聚焦激光束在SiC上设计石墨烯图案。通过扫描电子显微镜和X射线光电子、二次离子质谱和拉曼光谱证明了均匀、低应变的石墨烯膜。考虑到CO2激光诱导的石墨烯生长的高速率和缺乏严格的样品环境条件，本文所述方法的工业水平的可扩展性似乎是现实的。
2012-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Atomic and electronic structure of monolayer graphene on 6H-SiC(000-1)(3 x 3) : a scanning tunneling microscopy study
本文利用扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS）研究了6 H-SiC（000-1）（3x 3）（SiC（3x 3））表面重构的石墨烯单层岛的原子和电子结构。石墨烯晶格的取向从一个岛到另一个岛发生变化。在STM图像中，这种旋转无序产生了周期在nm范围内的各种超晶格。我们发现这些超晶格是莫尔图案（MP），我们将它们的表观高度与石墨烯/SiC（3x 3）界面处的堆叠相关联。STM图像中MP的对比度对应于石墨烯层的小地形调制。从STS测量中，我们发现，衬底表面呈现出1，5 eV的宽带隙，包括费米能级。该衬底表面带隙存在于石墨烯平面下方。隧道光谱在衬底表面间隙内的岛上是空间均匀的，这表明MP不影响石墨烯的低能电子结构。我们的结论是，SiC（3 × 3）重建有效地钝化了衬底表面，并且在其上生长的石墨烯层的性质应该与理想材料的性质相似。
2009-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Graphene on the C-terminated SiC (000 $\bar{1}$) surface: An ab initio study
采用从头计算方法研究了SiC（000 $\bar{1}$）表面的$(2\times2)$重构层上石墨烯层的原子和电子结构.与（0001）面不同，这里没有发现C缓冲层。Si吸附原子钝化衬底表面，使得第一个C层呈现石墨烯的线性分散特性。小的石墨烯-基底相互作用保持与扫描隧道实验一致（F.Hiebel等人{ \it Phys. Rev. B} { \bf 78} 153412（2008））。堆叠几何形状的相互作用，解释了在这个面上观察到的旋转无序的影响很小。
2009-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Few layers graphene on 6H-SiC(000-1): an STM study
我们已经通过扫描隧道显微镜（STM）分析了由在6 H-SiC的C终止面上生长的几个（3-5个）石墨烯层制成的薄膜，以确定在该材料中报道的方位角无序的性质。我们观察到的超结构被解释为莫尔图案由于连续层之间的取向差角。堆垛层错的存在预计会导致电子性质，使人联想到单层石墨烯，即使是多层样品。我们的结果表明，这种明显的电子退耦层可以显示在STM数据。
2008-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Three-Fold Diffraction Symmetry in Epitaxial Graphene and the SiC Substrate
利用低能电子衍射（LEED）和低能电子显微镜（LEEM）暗场成像技术研究了SiC衬底上石墨烯薄膜的晶体学对称性和堆叠畴的空间分布。我们发现，从2和3个原子层的石墨烯的石墨烯衍射斑点具有3重对称性与AB（Bernal）堆叠的层一致。相反，来自缓冲层和单层石墨烯的石墨烯衍射斑点具有明显的6重对称性，尽管卫星斑点的3重性质表明石墨烯片中的更复杂的周期性。
2011-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Evidence of structural strain in epitaxial graphene layers on 6H-SiC(0001)
利用俄歇电子能谱（AES）和去偏振拉曼光谱（Raman）研究了在Si端6 H-SiC（0001）上外延生长石墨烯层的早期阶段。散射光的去偏振分量的选择导致C-C键信号相对于二阶SiC拉曼信号显著增加，这允许分辨亚单层生长，包括对于$\sim$ 3的AES C/Si比的类金刚石碳基质中的单个局部C=C二聚体，以及具有离域电子和狄拉克单带色散的应变石墨烯层，AES C/Si比为$>$ 6。发现在室温下测量的线性应变是压缩的，这可以归因于石墨烯和SiC的热膨胀系数之间的大差异。在固定的退火温度下，可以通过调节生长时间来改变压缩应变的大小。
2008-11-20 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
Stacking Sequence Dependence of Graphene Layers on SiC(000-1) - Experimental and Theoretical Investigation
采用实验和理论相结合的方法研究了石墨烯的不同堆叠顺序。使用在C-封端的4 H-SiC（0001）表面上形成的几层石墨烯的堆叠顺序的高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）来确定堆叠顺序和层间距离。这些数据证明存在三种亚稳构型：ABAB，AAAA，ABCA。根据这些发现，理论上考虑了这三种情况，使用密度泛函理论计算比较了石墨烯片、独立的和定位在SiC（0001）衬底上的。计算了总能量，确定了最稳定的结构，得到了电子能带结构。四个石墨烯层的电子能带结构关键地取决于堆叠：对于ABAB和ABCA堆叠，靠近K点的能带的特征在于双曲线色散关系，而AA堆叠在该区域中的色散是线性的，类似于单个石墨烯层的色散。它还表明，在SiC衬底的存在下，保持线性色散关系，也为相邻的碳层之间的不同距离。
2010-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Growth mechanism for epitaxial graphene on vicinal 6H-SiC(0001) surfaces
众所周知，无法在SiC（0001）上生长具有特定层数的大的良好有序的石墨烯。生长涉及几个竞争过程（Si解吸、碳扩散、岛形核等），并且由于高温，还不可能确定生长机制。使用扫描隧道显微镜和最初的邻位6 H-SiC（0001）样品，我们确定了导致双层石墨烯形成的微观过程的顺序。相邻的台阶以不同的速度缩回，当较高速度的台阶赶上较慢移动的台阶时，释放的碳产生特征性的“指状物”。这些工艺基于来自步骤的不同的Si解吸速率，并且如果使用更快的加热速率则可以避免。我们还表明，更快的速率导致单层石墨烯膜延伸超过许多微米。
2008-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Band structure engineering of epitaxial graphene on SiC by molecular doping
SiC（0001）上的外延石墨烯遭受强本征n型掺杂。我们证明了过量的负电荷可以通过用强电子受体四氰基醌二甲烷（F4-TCNQ）非共价官能化石墨烯来完全补偿。在单层石墨烯中可以达到电荷中性，如来自角分辨光电子能谱（ARPES）的电子色散谱所示。在双层石墨烯中，源于SiC/石墨烯界面偶极的带隙随着F4-TCNQ沉积的增加而增加，并且作为分子掺杂的结果，费米能级移动到带隙中。使用电子费米表面和拉曼光谱定量的分子沉积后的载流子密度的减少。采用X射线光电子能谱学（XPS）和紫外光电子能谱学（UPS）研究了石墨烯/F4-TCNQ电荷转移复合物的结构和电子特性。石墨烯上的掺杂效果在空气中得以保留，并且耐温高达200 \degree C。此外，用F4-TCNQ的石墨烯非共价官能化不仅可以通过超高真空中的蒸发实现，而且可以通过湿化学实现。
2010-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Surfactant-Mediated Epitaxial Growth of Single-Layer Graphene in an Unconventional Orientation on SiC
我们报告了在SiC（0001）上外延石墨烯的过程中使用表面活性剂分子，其导致在非常规取向上的生长，即相对于SiC晶格的$R0^\circ$旋转。它在晶片级上产生相对于衬底具有均匀取向的非常高质量的单层石墨烯。我们发现一个增加的质量和同质性相比，基于使用的预定向模板，以诱导非常规的方向的方法。使用斑点轮廓分析低能电子衍射、角分辨光电子能谱学和垂直入射X射线驻波技术，我们评估石墨烯层的结晶质量和覆盖率。结合下面常规取向的共价结合石墨烯层的存在，我们的表面活性剂介导的生长提供了一个理想的平台，通过插层制备外延扭曲双层石墨烯。
2020-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Early stage formation of graphene on the C-face of 6H-SiC
研究了6 H-SiC C面上石墨烯的早期形成过程。我们表明，升华的几个原子层的Si的SiC衬底是不均匀的。与理论计算的结果非常一致，它从缺陷部位开始，主要是定义近圆形薄片的位错，这些薄片具有金字塔状的火山状形状，具有原始缺陷所在的中心烟囱。在较高的温度下，发生完全转化，但同样，它不是均匀的。在样品表面内，拉曼G带和2D带的强度证明了非均匀厚度。
2008-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Contribution of the buffer layer to the Raman spectrum of epitaxial graphene on SiC(0001)
我们报告了一个拉曼光谱研究的所谓的缓冲层与$(6\sqrt3\times6\sqrt3)R30^{\circ}$周期性，形成外延石墨烯和SiC（0001）之间的本征界面结构。我们表明，这种界面结构导致在拉曼光谱中的D-和G-带的范围内的频率的石墨烯，并讨论其形状和强度的非零信号。从头算声子计算表明，这些功能可以归因于缓冲层的振动态密度。
2012-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Exploring interlayer Dirac cone coupling in commensurately rotated few-layer graphene on SiC(000-1)
研究了SiC（000-1）衬底上外延生长的少层石墨烯的倒易空间电子能带结构图像。除了观察石墨烯层的相称旋转角度之外，在费米边缘附近记录的k空间图像突出显示了由于相邻层的相对旋转而源自狄拉克锥的衍射的结构。两个石墨烯片之间的21.9°和27°旋转角负责可以用超晶格晶胞描述的周期性图案。由于布里渊区折叠，超晶格产生具有较小波矢量的狄拉克锥的复制品。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Helium diffraction on SiC grown graphene, qualitative and quantitative description with the hard corrugated wall model
采用掠入射快原子衍射方法研究了生长在6 H-SiC（0001）衬底上的外延石墨烯单层的莫尔结构，并与结构计算结果\textit{ab initio}和精确衍射程序进行了比较.我们回顾这些结果，并提出了一个补充的方法，使用硬壁模型提取信息，没有任何\textit{a priori}。然而，利用以前的精确计算，我们定量评估的性能，这种简化的方法，通过比较使用相同的势能面的预测。
2016-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Si Intercalation Beneath Epitaxial Graphene: Modulating Mott States at the SiC(0001) Interface
本研究通过三种制备方法实现SiC(0001)上外延石墨烯的Si插层，发现界面悬挂键态因在位排斥发生Mott-Hubbard金属-绝缘体转变，证实石墨烯传导电子对在位排斥的屏蔽作用，为带隙可调莫特绝缘体研究提供模板。
2025-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of nucleation density in twisted graphene domains grown on graphene/SiC template by sequential thermal process
本研究通过顺序热处理工艺在石墨烯/SiC模板上实现无金属CVD生长扭转石墨烯，显著抑制成核密度，并在1300°C阈值下改变成核行为，成功合成高比例扭转结构的少层石墨烯，为大规模电子应用提供有效途径。
2024-02-07 cond-mat.mtrl-sci
2D graphitic-like gallium nitride and structural selectivity in confinement at graphene/SiC interface
预测性第一性原理计算表明，类石墨GAN在理论上是可能的。到目前为止，还没有实验报告。我们报告的GAN单层在一个屈曲的几何结构中获得的限制在石墨烯/SiC界面的金属有机化学气相沉积（MOCVD）。导电原子力显微镜（C-AFM）已被用来探测通过石墨烯/SiC界面的垂直电流注入，并建立插层区域的均匀性。扫描透射电子显微镜（S/TEM）已被用于原子分辨率成像和光谱学。石墨状GAN单层的预期堆叠顺序中的不连续性已经被暴露，并被认为是同时形成Ga-N和Ga-O键的情况。Ga-O键的形成在激发原子尺度的限制中的化学物种特异性结构选择性方面具有重要意义。
2022-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Coupling Controls Molecular Epitaxy of HMTP on Graphene/SiC
Masaryk University（马萨里克大学）；Brno University of Technology（布尔诺理工大学）；Charles University（查理大学）；Institute of Physical Engineering, Brno University of Technology（布尔诺理工大学物理工程学院）
研究通过氢互穿解耦缓冲层，实现石墨烯/碳化硅上HMTP的有序外延生长，揭示了界面耦合对分子结晶性控制的关键作用。
2026-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Relative stability of $6H$-SiC$\{0001\}$ surface terminations and formation of graphene overlayers by Si evaporation
我们提出了密度泛函理论（DFT）计算6 H-SiC $\{0001\}$表面与不同的表面堆叠和终端。我们比较了不同的$(0001)$和$(000\bar1)$表面的表面自由能的相对稳定性。去除表面和亚表面的硅原子，我们模拟的石墨烯和石墨烯类覆盖层的形成硅蒸发。我们发现，具有不同性质的键合的覆盖层是优选的在两个非等效的表面取向。在$(0001)$，化学键合，高度应变和屈曲的膜被预测。在$(000\bar1)$中，优选范德华（vdW）键合的覆盖层。我们量化的vdW绑定，并表明它可以有一个掺杂效应的电子行为的覆盖层。
2011-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Highly-ordered graphene for two dimensional electronics
随着对石墨烯基电子器件的兴趣不断扩大，生长高质量的石墨烯薄膜至关重要。在真空中从4 H-SiC（0001）Si端接的）表面升华Si是在半导体上生产外延石墨烯片的经证明的方法。在本文中，我们表明，从SiC $(000\bar{1})$（C-终止）表面生长的石墨烯比以前生长在SiC（0001）上的石墨烯具有更高的质量。在C面上生长的石墨烯可以具有比在Si面上生长的结构域尺寸大三倍以上的结构域尺寸，同时将来自升华的SiC衬底无序减少一个数量级。
2006-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Graphene buffer layer on Si-terminated SiC : a multi-minima energy surface studied with an empirical interatomic potential
采用改进的环境相关原子间相互作用势（EDIP）研究了Si端SiC上石墨烯缓冲层的原子结构。用共轭梯度法研究平衡态存在复杂的多极小能面问题。因此，提出了一个专用的程序，以提供一个合适的初始配置的方式最小。其结果是形成了一个六边形图案与不粘杆释放与表面的失配。该结构与实验得到的全局模式一致，甚至与从头计算的细节一致。
2009-12-10 cond-mat.mtrl-sci
CVD Formation of Graphene on SiC Surface in Argon Atmosphere
我们调查的微观过程，导致石墨烯生长的丙烷在氩气气氛中的SiC表面的化学气相沉积。实验上，已知在约2000 K的高温下，氩气的存在阻碍了表面处的脱氢过程。我们在零温度下进行从头计算，以检查化学反应是否可以解释这种现象。密度泛函理论和支持量子化学方法定性地描述了石墨烯晶片的形成。我们发现4 H-SiC（0001）表面在碳氢分子的吸附过程中表现出很强的催化作用，这也得到了初步的分子动力学结果的支持。ArH+分子的存在，以及从拉曼光谱观察到负电荷转移到SiC表面，表明氩原子的存在导致表面上的去质子化，这是获得纯碳附加层所必需的。但零温描述表明，冷环境不足以促进氩助表面清洗。
2013-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Electron states of mono- and bilayer graphene on SiC probed by STM
利用扫描隧道显微镜（STM）研究了超高真空中6 H-SiC（0001）表面的微石墨化过程。从原子尺度的图像分析，我们确定了两种不同的梯田，我们毫不含糊地归因于单层和双层石墨烯覆盖富C界面。在低温下，这两个平台显示静态杂质产生的$(\sqrt{3}\times \sqrt{3})$量子干涉。这种干扰是接近费米能级的类$π$态的指纹。我们得出结论，第一层石墨烯的金属态几乎不受底层界面的干扰，这与最近的光电发射实验一致（A。Bostwick等人，Nature Physics 3，36（2007））
2007-02-19 cond-mat.mtrl-sci
