在石墨包覆的6 H- SiC（000-1）上生长长单层石墨烯带的研究

SiC上石墨烯覆盖的铋烯的共振增强拉曼响应

Resonantly-enhanced Raman response in graphene-capped bismuthene on SiC

该研究针对石墨烯覆盖铋烯封装确认依赖超高真空技术的问题，采用非原位快速拉曼表征，确认铋烯E₂g声子，发现共振增强拉曼响应，确立拉曼显微光谱为探测石墨烯保护量子材料的通用工具。

SiC上外延石墨烯层的电子结构：衬底的影响

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）。

Atlas of 2D metals epitaxial to SiC: filling-controlled gapping conditions and alloying rules

The realization of air-stable 2D metals epitaxial to SiC and capped by graphene creates a potentially immense chemical space of 2D metals and alloys that could expand the variety of solid-state excitations unique to 2D metals beyond what is known for graphene and niobium/tantalum chalcogenides. We perform a high-throughput computational survey from first-principles predicting the structures and stabilities of all metals in the periodic table when they intercalate graphene/SiC. Our results not only agrees with all experimentally known metal/SiC structures explored so far, but also reveals consp…

4 H- SiC（0001）上外延石墨烯的界面结构

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。

在SiC上外延生长的石墨烯的结构和电子性质

Structure and electronic properties of epitaxial graphene grown on SiC

本文综述了外延石墨烯作为碳电子材料的研究进展。特别讨论了外延石墨烯生长、界面控制以及对多层外延石墨烯电子性质的理解方面的改进。虽然在SiC的两个极性面上生长的石墨烯被解决，但我们的讨论将集中在SiC的（000-1）C面上生长的石墨烯。C面多层外延石墨烯的独特性质已经变得显而易见。这些薄膜的电子行为就像一堆几乎独立的石墨烯片，而不是一个薄的Bernal堆叠的石墨样品。多层石墨烯的电子行为的起源是其独特的非Bernal旋转石墨烯平面的高度有序堆叠。虽然这些旋转不会显著影响层间相互作用，但它们确实破坏了石墨的堆叠对称性。正是这种对称性破缺导致每个片表现得像一个孤立的石墨烯平面。

SiC衬底上外延石墨烯的拉曼光谱

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。

非极性6 H- SiC表面外延石墨烯的研究

Study of epitaxial graphene on non-polar 6H-SiC faces

我们提出了外延石墨烯（EG）生长在非极性的a-平面和m-平面6 H-SiC的面，材料特性与已知的EG生长在极性面进行比较。原子力显微镜（AFM）的表面形貌表现出纳米晶石墨样功能的非极性面，而极性硅面显示台阶状功能。这种不同的行为归因于在非极性面上缺乏六边形模板。非极性面也表现出更大的无序和所有拉曼峰（D，G和2D）的红移随着温度的升高。这是由于应力随温度升高而降低。这些变化提供了证据，不同的EG生长机制的非极性和极性面，可能是由于表面自由能的差异。我们还介绍了a面EG和m面EG在形貌、厚度和拉曼特性方面的差异

Landau Level optical Hall effect spectroscopy on two- and three-dimensional layered materials with graphene and graphite as examples

We present a comprehensive study of the band structure of two- and three-dimensional hexagonal layered materials using Landau Level optical Hall effect spectroscopy investigations, employing graphene and graphite as model systems. We study inter-Landau-level transitions in highly oriented pyrolytic graphite and a stack of multilayer graphene on C-face 6\textit{H}-SiC, using data from reflection-type optical Hall effect measurements in the mid-infrared spectral range at sample temperatures of $T=1.5$~K and magnetic fields up to $B=8$~T. We describe a comprehensive dielectric polarizability mode…

在8度离轴4 H- SiC（000-1）衬底上生长单层石墨烯及其在量子输运器件中的应用

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。

用于大功率GaN晶体管热管理的石墨烯-石墨层

Graphene-Graphite Quilts for Thermal Management of High-Power GaN Transistors

自加热是大功率GAN电子和光电子器件面临的一个严重问题。已经尝试了各种热管理解决方案，例如倒装芯片接合或复合衬底。然而，温度升高仍然限制了氮化物基技术的应用。在这里，我们证明了GAN晶体管的热管理可以通过引入用少层石墨烯（一种优秀的热导体）实现的替代散热通道来大幅改善。我们已经将少层石墨烯转移到SiC衬底上的AlGaN/GAN异质结构场效应晶体管中，以形成“石墨烯-石墨被子”-横向散热器，其从沟道区域移除热量。使用显微拉曼光谱原位监测，我们已经表明，温度可以降低多达20摄氏度，在这样的设备工作在~13-W/mm的功率密度。模拟表明，在耐热蓝宝石衬底上的GAN器件中以及在具有紧密定位的散热器的设计中，“石墨烯棉被”的效率可以更高。我们的研究结果为少层石墨烯在大功率电子产品中的应用开辟了一个新的利基。

石墨烯在SiC（000-1）表面的形貌

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。

Local photo-mechanical stiffness revealed in gold nanoparticles supracrystals by ultrafast small-angle electron diffraction

We demonstrate that highly-ordered two-dimensional crystals of ligand-capped gold nanoparticles display a local photo-mechanical stiffness as high as that of solids such as graphite. In out-of equilibrium electron diffraction experiments, a strong temperature jump is induced in a thin film with a femtosecond laser pulse. The initial electronic excitation transfers energy to the underlying structural degrees of freedom, with a rate generally proportional to the stiffness of the material. With femtosecond small-angle electron diffraction, we observe the temporal evolution of the diffraction feat…

钠在Graphene-SiC外延界面中的非预期嵌入结构

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。

SiC上的外延石墨烯和转移到SiO2上的外延石墨烯的拉曼光谱

Raman spectra of epitaxial graphene on SiC and of epitaxial graphene transferred to SiO2

拉曼光谱测量的单，双和三层石墨烯生长在SiC上的固态石墨化，其中的层数是预先指定的角度分辨紫外光电子能谱。发现拉曼光谱中识别SiC（0001）上石墨烯的层数的唯一明确指纹是2D（或D*）峰的线宽。外延石墨烯的拉曼光谱显示出显着的差异相比，从高度取向的热解石墨晶体获得的微机械裂解的石墨烯。G峰发生蓝移。2D峰没有表现出任何明显的肩部结构，但它要宽得多，甚至对于多层膜也几乎类似于单峰。将外延石墨烯薄片从SiC转移到SiO2上用于进一步的拉曼研究。将SiC上的石墨烯获得的拉曼数据与转移到SiO2上的外延石墨烯的数据进行比较，揭示了G峰蓝移显然是由于SiC衬底。然而，加宽的2D峰源于石墨烯结构本身而不是衬底。

揭示SiC上三层石墨烯的电子能带结构：角度分辨光电能谱研究

Revealing the electronic band structure of trilayer graphene on SiC: An angle-resolved photoemission study

近年来，三层石墨烯由于其堆叠和电场依赖的电子性质而引起了广泛的关注。然而，一个直接的和良好的解决其能带结构的实验可视化尚未报道。本文利用角分辨光电子能谱（ARPES）数据，高分辨率地研究了在α-SiC（0001）和β-SiC（111）上通过氢嵌入获得的三层石墨烯的电子能带结构。紧束缚计算得到的电子带拟合的实验数据，以提取Bernal和菱面体堆叠三层的原子间跳跃参数。低能电子显微镜（LEEM）的测量表明，三层域延伸超过几十平方微米的面积，这表明利用这种材料在电子和光子器件的可行性。此外，我们的研究结果表明，在SiC衬底上的菱面体堆叠三层的发生率显着高于天然块状石墨。

石墨烯在SiC上生长层数的确定及其厚度依赖性

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。

SiC上外延氧化石墨烯的薄膜结构：层间距、水含量和层内结构之间关系的深入研究

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。

石墨烯的表面能工程

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。

通过silicon carbide的限制控制升华生产的大面积和结构化外延石墨烯

Large area and structured epitaxial graphene produced by confinement controlled sublimation of silicon carbide

在佐治亚理工学院（GT）对石墨烯基电子产品进行开创性研究之后，在碳化硅（EG）上开发外延石墨烯作为一种新的电子材料方面取得了巨大进展。EG不仅展示了其大规模应用的潜力，它还成为基础二维电子气物理学的宝贵材料，表明只有EG才能定义未来的石墨烯科学。众所周知，石墨烯单层和多层在超高真空中的高温下在SiC晶体上生长。在这些温度下，硅从表面升华，富碳表面层转化为石墨烯。然而，由于在相对较低的温度下的高升华速率，在真空中生产的石墨烯的质量较差。GT团队开发了将SiC晶体封装在石墨外壳中的生长方法，从而隔离蒸发的硅并使生长过程更接近平衡。在这种约束控制升华（CCS）工艺中，在SiC晶体的两个极性面上生长非常高质量的石墨烯。自2003年以来，超过50篇出版物使用CCS生长的石墨烯，其中它被称为“炉生长”石墨烯。使用CCS方法在SiC的碳终止面上生长的石墨烯多层膜被示出由解耦的高迁移率石墨烯层组成。CCS方法现在应用于结构化碳化硅表面，以产生高迁移率的纳米图案化石墨烯结构，从而证明EG是下一代电子产品的可行竞争者。在这里，我们介绍了CCS方法，并展示了几个外延石墨烯的突出性能和应用。

超薄外延石墨：2D电子气性质和石墨烯基纳米电子学途径

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。

Epitaxial graphene homogeneity and quantum Hall effect in millimeter-scale devices

Quantized magnetotransport is observed in 5.6 x 5.6 mm^2 epitaxial graphene devices, grown using highly constrained sublimation on the Si-face of SiC(0001) at high temperature (1900 °C). The precise quantized Hall resistance of Rxy = h/2e^2 is maintained up to record level of critical current Ixx = 0.72 mA at T = 3.1 K and 9 T in a device where Raman microscopy reveals low and homogeneous strain. Adsorption-induced molecular doping in a second device reduced the carrier concentration close to the Dirac point(n ~ 1E10 (1/cm^2)), where mobility of 43700 cm^2/Vs is measured over an area of 10 mm^…

Surface charge-transfer doping a quantum-confined silver monolayer beneath epitaxial graphene

Recently the graphene/SiC interface has emerged as a versatile platform for the epitaxy of otherwise unstable, monoelemental, two-dimensional (2D) layers via intercalation. Intrinsically capped into a van der Waals heterostructure with overhead graphene, they compose a new class of quantum materials with striking properties contrasting their parent bulk crystals. Intercalated silver presents a prototypical example where 2D quantum confinement and inversion symmetry breaking entail a metal-to-semiconductor transition. However, little is known about the associated unoccupied states, and control …

绝缘体上直接生长石墨烯

Direct Graphene Growth on Insulator

石墨烯器件的制造通常受到硅技术和石墨烯生长方法之间的不相容性的阻碍。从石墨上剥离下来的薄膜非常好，但主要用于研究。在金属上生长的石墨烯具有技术潜力，但需要机械转移。通过SiC分解的生长需要超过技术极限的温度预算。这些问题可以通过直接在绝缘体上生长石墨烯来规避，这意味着范德华生长。在生长期间，绝缘体充当限定生长平面的支撑件。在器件中，它使石墨烯与Si衬底绝缘。我们展示了石墨烯在云母表面的平面生长。这是通过高于600°C的分子束沉积实现的。高分辨率拉曼扫描说明了生长参数和衬底形貌对薄膜完整性的影响。从头计算表明，增长模型。数据分析强调了表面台阶处的成核与平坦表面处的成核之间的竞争。作为一个概念的证明，我们显示的证据，电场效应的晶体管与直接生长的通道。

Atomic resolution imaging of the two-component Dirac-Landau levels in a gapped graphene monolayer

The wavefunction of massless Dirac fermions is a two-component spinor. In graphene, a one-atom-thick film showing two-dimensional Dirac-like electronic excitations, the two-component representation reflects the amplitude of the electron wavefunction on the A and B sublattices. This unique property provides unprecedented opportunities to image the two components of massless Dirac fermions spatially. Here we report atomic resolution imaging of the two-component Dirac-Landau levels in a gapped graphene monolayer by scanning tunnelling microscopy and spectroscopy. A gap of about 20 meV, driven by …