Thickness monitoring of graphene on SiC using low-energy electron diffraction
使用低能电子衍射（LEED）原位监测SiC上外延石墨烯的形成。使用LEED作为石墨烯的原位厚度监测的可能性进行了检查。对于一系列已知石墨烯厚度的样品（使用低能电子显微镜测定），测量石墨烯与SiC相比的初级衍射斑点强度的比率。发现该比率对于确定1至3个单层范围内的石墨烯厚度是有效的。石墨烯厚度的分布上的这种方法的厚度测定的影响被认为是。
2010-02-04 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
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
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
Carbon rehybridization at the graphene/SiC(0001) interface: Effect on stability and atomic-scale corrugation
我们解决的能量稳定性的石墨烯/SiC（0001）界面和相关的绑定机制，通过研究一系列的低应变相称的界面结构内的密度泛函计划。在应变可忽略的结构中，6 \surd 3 \times 6 \surd 3 R30° SiC周期性显示出最低的界面能，为其频繁的实验观察提供了理论基础。界面的稳定性是由增强的局部反应性的衬底键合的石墨烯原子经历sp2-到-sp3再杂化（重杂化）。通过这种机制，更高稳定性的松弛结构在原子尺度上表现出更明显的石墨烯波纹。
2012-05-22 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
Top-gated graphene field-effect-transistors formed by decomposition of SiC
在热分解的半绝缘4 H-SiC衬底上制作了顶栅少层石墨烯场效应晶体管。物理气相沉积的SiO2被用作栅极电介质。通过高分辨率扫描隧道显微镜观察到的具有正确晶格矢量的碳原子的二维六边形排列证实了在SiC衬底顶部形成多个石墨烯层。n型和p型跃迁的观察进一步证实了狄拉克费米子在石墨烯层中独特的输运性质。在这些制造的石墨烯FET上测得的电子和空穴迁移率分别高达5400 cm 2/Vs和4400 cm 2/Vs，这比常规SiC或硅的相应值大得多。
2008-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Directed self-organization of graphene nanoribbons on SiC
后CMOS石墨烯电子器件的实现需要生产半导体石墨烯，这是一个劳动密集型过程。我们提出了通过常规光刻和微电子处理来定制碳化硅晶体，以使得能够在4 H-SiC {1- 10 n}（n = 8）晶面而不是常规的{0001}平面上模板化石墨烯生长。这允许石墨烯纳米带的自组织生长，其尺寸由刻面的尺寸限定。通过拉曼光谱和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）测量证实了优先生长，并给出了原型石墨烯器件的电学特性。在0.24 cm 2 SiC芯片上制造> 10，000个顶栅石墨烯晶体管证明了该工艺的可扩展性，并代表了迄今为止报道的石墨烯器件的最高密度。
2010-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of multi Dirac fermion cloning induced by moiré potential in graphene-SiC heterostructure
我们用角分辨光电子能谱重新研究了SiC衬底上石墨烯的电子结构。我们直接观察到狄拉克锥的多重克隆，除了以前归因于重建。Dirac锥复制品的位置、相对距离和各向异性与石墨烯-SiC异质结构的莫尔条纹完全一致。我们的结果提供了一个简单的例子莫尔势调制的狄拉克费米子的工程电子结构。
2021-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba splitting of 100 meV in Au-intercalated graphene on SiC
Au的嵌入可以在石墨烯中产生巨大的Rashba型自旋轨道分裂，但这尚未在半导体衬底上实现。对于石墨烯/SiC（0001），Au嵌入产生具有不同掺杂的两相。在这里，我们报告了Au嵌入后几乎纯的p型石墨烯相的制备。我们观察到一个100 meV的拉什巴型自旋轨道分裂在0.9 eV的结合能。我们表明，这种巨大的分裂是由于杂化和更有限的能量和动量空间比Au插层石墨烯镍。
2015-10-08 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
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
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
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。
2010-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene on the carbon face of SiC: electronic structure modification by hydrogen intercalation
已经表明，SiC（0001）（2{ \times }2）C表面上的第一C层已经表现出石墨烯样的电子结构，在狄拉克点附近具有线性π带。实际上，由于吸附原子/再平衡电荷转移机制，具有Si吸附原子和C再平衡结构的（2{ \times }2）C重构有效地钝化SiC（0001）表面。在这里，我们使用密度泛函理论计算来研究界面改性对石墨烯层的影响。我们考虑的修改是从扫描隧道显微镜观察到的原生界面缺陷的启发。每个4 { \times } 4 SiC单元（5 { \times } 5石墨烯单元）引入一个H原子，以使restatom悬挂键饱和并阻碍吸附原子/restatom电荷转移。因此，石墨烯层掺杂有来自衬底的电子，并且与吸附原子状态的相互作用略微增加。因此，原生界面缺陷可能在C终止的SiC衬底上的掺杂机制中发挥重要作用。我们还得出结论，一个有效的钝化的C面的SiC的H需要一个完整的去除重建。否则，与Si封端的SiC衬底不同，界面处H的存在将增加石墨烯/衬底相互作用。
2011-02-18 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
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
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
Gapped Nearly Free-Standing Graphene on an SiC(0001) Substrate Induced by Manganese Atoms
利用角分辨光电子能谱研究了SiC（0001）衬底上吸附锰的石墨烯的电子能带结构。在引入锰原子后，石墨烯的导带完全消失，并且在费米能以下0.4 eV处观察到价带最大值。同时，价带的斜率减小，接近使用局域密度近似方法计算的电子能带结构。虽然前者提供了在SiC衬底上形成几乎独立的石墨烯的实验证据，伴随着金属到绝缘体的转变，但后者表明其电子相关性可以通过外来原子进行修改。这些结果为使用半导体和电荷中性的石墨烯的有前景的器件应用铺平了道路。
2018-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Formation of Graphene on SiC(000-1) Surfaces in Disilane and Neon Environments
利用乙硅烷和氖环境，研究了SiC（000-1）表面（{0001}表面的C面）上石墨烯的形成。在这两种情况下，石墨烯和SiC之间的界面被发现是不同于在真空中形成石墨烯。在界面处形成了复杂的低能电子衍射花样，其rt（43）× rt（43）-R \pm 7.6°对称性。观察到基本上由石墨烯组成的界面层，并且认为该层与下面的SiC共价键合的方式产生rt（43）x rt（43）-R \pm 7.6°结构[即类似于在SiC（0001）表面（Si面）上形成的6 rt（3）x 6 rt（3）-R30°“缓冲层”]。发现表面的氧化改性（消除）rt（43）x rt（43）-R \pm 7.6°结构，其以与Si面缓冲层发生的已知“去耦”相同的方式解释。
2012-05-03 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
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
Growth dynamics of graphene buffer layer formation on ultra-smooth SiC(0001) surfaces
本研究系统调查了SiC上外延石墨烯的生长过程，发现缓冲层形成伴随特定SiC双层的快速台阶回缩，且单层石墨烯畴仅沿双层高台阶边缘生长，为空间石墨烯生长控制提供了潜力。
2025-03-03 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
Pb-intercalated epitaxial graphene on SiC: Full insight into band structure and orbital character of interlayer Pb, and charge transfer into graphene
本研究结合同步辐射 ARPES 与 DFT，表征 SiC 上单层外延石墨烯下方 (1×1) Pb 插层的金属能带、面外轨道特征及电荷转移来源。
2025-04-10 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
Determination of the graphene growth mode on SiC(0001) and SiC(000-1)
我们已经确定了石墨烯在SiC（000 - 1）和SiC（000-1）上的生长模式，使用超薄的，同位素标记的Si 13 C“标记层”外延生长在Si 12 C表面上。通过在升高的温度下热分解形成少层石墨烯覆盖层。对于两个表面终端（Si面和C面），我们发现13 C主要位于最外面的石墨烯层中，这表明在分解过程中，新的石墨烯层在现有的石墨烯层下面形成。
2011-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Role of structure of C-terminated 4H-SiC(000) surface in growth of graphene layers - transmission electron microscopy and density functional theory studies
采用显微镜方法研究了在4 H-SiC衬底的SiC（000）面上合成的石墨烯层的主要结构缺陷。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）的结果揭示了它们的原子排列。这种缺陷的产生机制，直接关系到SiC衬底的底层晶体结构，阐明。揭示了4 H-SiC（000）表面形貌（包括单原子台阶、原子台阶序列和宏观台阶的存在）与相应的平面缺陷结构（碳层不连续和褶皱）之间的联系。它示出的多步岛的消失导致在石墨烯层中的皱纹的创建。密度泛函理论（DFT）计算结果表明，在接近1600°C的高温下，Si和碳原子都有可能在Si封端的SiC表面扩散。在Si封端的表面处形成缓冲层有效地阻止了水平扩散，防止了厚石墨烯层在该面上的生长。在碳终止的SiC表面处，不存在缓冲层，从而为硅和碳原子两者的有效水平扩散留下空间。DFT结果表明，过量的碳原子将最顶层的碳层转化为sp2键结构，在无势垒过程中释放出Si原子。硅原子通过在弯曲层缺陷处产生的通道逃逸，而碳原子被并入生长的石墨烯层中。这些结果解释了厚石墨烯在现有石墨烯覆盖层下的生长以及在C端SiC（0001）表面的主要缺陷的产生
2011-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface Structure of Graphene on SiC(000-1)
比较了通过在真空或富Si环境中加热SiC（000-1）表面（{0001}表面的C面）制备的石墨烯膜。结果发现，不同的界面结构发生的两种情况。前者产生众所周知的3 × 3重构界面，而后者产生具有rt（43）xrt（43）-R \pm 7.6度对称性的界面。该结构被示出为包含具有类似于在Si（0001）表面（Si面）上形成的6 rt（3）x6 rt（3）-R30度“缓冲层”的性质的石墨烯类层。
2011-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-independent energy gap in non-covalently intercalated bilayer graphene on SiC(0001)
我们的第一性原理计算表明，通过过渡金属或碱金属的非共价插层，可以在SiC（0001）上的外延石墨烯中设计约0.12-0.25 eV的能隙，但源于不同的机制。前者是由于金属感应垂直电场和相互作用的综合作用，而后者则是由于内建电场的作用。该方案的一个很大的优点是，间隙尺寸几乎与高达1V/nm的栅极电压无关，从而保留了当被配置为场效应晶体管时调节石墨烯的费米能级的电手段。鉴于最近在插层石墨烯的实验技术方面取得的进展，我们的研究结果提供了一种将石墨烯与当前半导体工业结合起来的实用方法。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Homogeneous Large-area Quasi-freestanding Monolayer and Bilayer Graphene on SiC
在这项研究中，我们首先表明，在外延石墨烯生长过程中的氩气流量是一个重要的参数，以控制缓冲层和石墨烯层的质量。原子力显微镜（AFM）和低能电子衍射（LEED）测量表明，SiC衬底的分解强烈依赖于Ar质量流率，而压力和温度保持恒定。我们的数据进行解释的SiC分解速率的竞争的基础上，由Ar流控制的模型，在SiC表面的平衡过程下形成一个均匀的石墨烯缓冲层。适当选择一组生长参数允许生长无缺陷、超光滑和连贯的无石墨烯缓冲层和无双层的单层石墨烯片，其可以通过氢插层转化为大面积高质量的准独立单层和双层石墨烯（QFMLG和QFBLG）。原子力显微镜，扫描隧道显微镜（STM），拉曼光谱和电子输运测量强调了所得到的准独立层的优异的均匀性。四探针结构下的电子输运测量结果表明，在μm和mm尺度上都存在均匀的低阻各向异性。
2018-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Graphene Growth on SiC Wafers
利用化学气相沉积反应器在4 H-SiC和6 H-SiC衬底上制备了外延石墨烯（EG）。描述了生长条件与EG的形貌和电性能的相关性。EG在Si面样品上的拉曼光谱主要受单层厚度的影响。该方法用于在50 mm SiC晶片上生长EG，该晶片随后被制造成具有14 GHz的fmax的场效应晶体管。
2009-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Competing scanning tunneling microscope tip-interlayer interactions for twisted multilayer graphene on the a-plane SiC surface
首次获得了在n+6 H-SiC a面非极性表面上生长的单层和扭曲多层外延石墨烯态的扫描隧道显微镜（STM）图像。通过将来自双层石墨烯的棒和球模型的莫尔图案与实验获得的图像进行比较，确定扭曲的石墨烯在顶部两层之间具有5.4°的旋转角。此外，实验莫尔图案显示动态行为，连续洗牌之间的两个稳定的表面安排一个键长分开。莫尔条纹的位移超过1 nm，便于STM观察。这种动态行为的解释归因于STM针尖和石墨烯样品之间的静电相互作用。
2015-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Study of electromagnetic enhancement for surface enhanced Raman spectroscopy of SiC graphene
通过在石墨烯和金纳米颗粒之间插入一层Al2O3，研究了石墨烯表面增强拉曼光谱（SERS）的电磁增强效应。采用不同的激发激光，研究了激光波长与SERS的关系。理论计算表明，石墨烯的存在对金纳米粒子的消光光谱有调制作用。激发激光波长与增强因子关系的实验结果与计算结果吻合较好。增强因子与间隔层厚度之间呈指数关系。
2012-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Formation of graphene nanoribbons on the macrofacets of vicinal 6H-SiC(0001) surfaces
具有朝向$[1\bar{1}00]$方向的偏角的邻位6 H-SiC（0001）表面的热分解导致如下所述的被石墨烯覆盖的成对的（0001）宏观台阶和$(1\bar{1}0n)$宏观刻面的出现。地毯状的碳层生长在表面上，覆盖宏观平台和宏观面;它在前者上形成$(6\sqrt{3} \times 6\sqrt{3})$缓冲层，而其与后者上的SiC台阶的部分周期性键合产生伪石墨烯纳米取向物（pseudo-GNR）阵列。纳米带具有2nm的宽度，并且以3.3nm的空间周期性在$[1\bar{2}10]$方向上排列。在此，伪GNR阵列的拉曼光谱分析显示不存在2D峰以及$G$和$D$峰的偏振依赖性，这是扶手椅边缘纳米取向物的典型特征。
2021-10-25 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
Momentum microscopy of Pb-intercalated graphene on SiC: charge neutrality and electronic structure of interfacial Pb
插层是用于定制外延石墨烯的电子结构的已建立的技术。此外，由于界面量子限制，它能够合成与其体版本相比具有独特物理特性的元件的不稳定的二维（2D）层。在这项工作中，我们提出了均匀的Pb插层准独立单层石墨烯在SiC上，这证明是基本上是电荷中性的，具有前所未有的$p$型载流子密度，只有$(5.5\pm2.5)\times10^9$ cm $^{-2}$。通过动量显微镜探测整个第一表面布里渊区的低能电子结构，我们清楚地辨别出与界面处的金属2D-Pb相关的附加带。低能电子衍射进一步揭示了相对于石墨烯的$10\times10$莫尔超周期性，其对应物不能在可用的能带结构数据中直接识别。我们的实验证明了重元素超导体的二维层间限制和相关的能带结构形成，为石墨烯/SiC界面处的强自旋轨道耦合效应甚至二维超导性铺平了道路。
2022-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rapid low-temperature synthesis of graphene-coated SiC substrates for remote and van der Waals epitaxy
本研究针对传统SiC高温石墨化制备石墨烯存在的表面台阶聚束问题，开发金属辅助石墨化技术，低温快速合成均匀单晶石墨烯，成功制备自支撑III-N薄膜，为超宽禁带晶体薄膜规模化制备提供新路径。
2025-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nano selective area growth of GaN by MOVPE on 4H-SiC using epitaxial graphene as a mask: towards integrated III-nitride / graphene / SiC electronics and optoelectronics
我们报告的高品质的三角形GAN纳米台面的生长，30 nm厚，在4 H-SiC的C-面使用纳米选择性区域生长（NSAG）与图案化的外延生长在SiC上的石墨烯作为嵌入式掩模。NSAG解决了氮化物异质外延生长中的缺陷晶体问题，高迁移率石墨烯薄膜可以很容易地在GaN基光电子器件中提供背面低耗散电极。该方法包括首先通过碳化硅的约束控制升华在4 H-SiC的C面上生长5-8个石墨烯层的膜。然后将石墨烯膜图案化，并在石墨烯中蚀刻75纳米宽的开口阵列，露出SiC衬底。随后通过金属有机气相外延生长30纳米厚的GAN。GAN纳米台面在SiC上以完美的选择性外延生长，在通过石墨烯图案化的开口中，在石墨烯上没有成核。在SiC上的台面的向上或向下的取向，它们的三角形刻面，和横截面扫描透射电子显微镜显示，它们是双相的。核心是闪锌矿单晶，周围环绕着单晶六方纤锌矿。GAN晶体纳米台面没有穿线位错，也没有显示任何V-坑。该NSAG工艺潜在地导致高质量III族氮化物在晶片可扩展外延石墨烯/碳化硅平台上的集成。
2015-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Formation of Graphene atop a Si adlayer on the C-face of SiC
在乙硅烷（Si_2H_6）气体环境中，研究了SiC（000-1）表面（{0001} SiC表面的C面）的结构与温度和压力的关系。观察到各种表面重建，有和没有上覆石墨烯层（在足够高的温度下自发形成）的存在下。基于横截面扫描透射电子显微镜测量，发现在石墨烯存在下形成的界面结构包含1.4 - 1.7个Si单层（ML），这是一个有点违反直觉的结果，因为当石墨烯形成时，系统实际上处于富C条件下。使用从头算热力学，它表明，存在一类富硅表面含有约1.3 ML的硅是稳定的表面上（即使在富C条件下）在温度高于约400 K。由此形成的结构由在SiC的C面上的Si吸附层顶上的Si吸附原子组成，具有或不具有上覆石墨烯的存在。
2019-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The structural properties of the multi-layer graphene/4H-SiC(000-1) system as determined by Surface X-ray Diffraction
我们提出了一种使用表面X射线反射率的多层石墨烯-4 HSiC（000-1}）系统的结构分析。我们第一次证明了在C-终止的（000-1}）表面上生长的石墨烯膜具有非常短的石墨烯-基底键长（0.162nm）。所测量的距离排除了与衬底的弱范德华相互作用，而是指示第一石墨烯层与块体之间的强键，如从头计算所预测的。测量还表明，多层石墨烯在该表面上以近乱层模式生长。这一结果可以解释从该系统上的传导测量推断的石墨烯对称性断裂的缺乏[C。Berger等人，Science 312，1191（2006）]。
2007-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene on SiC: Modification of structural and electron transport properties by substrate pretreatment
外延石墨烯层的电输运性质与SiC表面形态相关。在这项研究中，我们通过原子力显微镜和拉曼测量表明，当对近轴6 H-SiC（0001）衬底应用不同的预处理程序时，外延石墨烯层的表面形态和结构发生显着变化。事实证明，经常使用的衬底的氢蚀刻是导致石墨烯生长期间出现不期望的高宏观台阶的原因。一种更有利的类型的亚纳米阶梯石墨烯层获得了一种新的方法：高温处理的SiC表面在氩气气氛中。结果可以通过在抑制巨阶聚束和石墨烯阶流生长的调节过程之后观察到的石墨烯缓冲层域来解释。优越的电子质量证明了在纳米探针传输实验中获得的非本征电阻各向异性较小，并在低温磁输运测量中的霍尔电阻的出色的量化。量子霍尔电阻与标称值（冯·克利青常数的一半）在4.5*10（-9）的标准偏差内一致，这使得该方法适合于制造电量子标准。
2015-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Decoupling Graphene from SiC(0001) via Oxidation
当在SiC（0001）上形成外延石墨烯层时，第一碳层（称为“缓冲层”）虽然相对容易合成，但不具有石墨烯的期望的电性质。导电性差是由于通过共价键合到SiC衬底的石墨烯π带的破坏。在这里，我们表明，它是可能的恢复石墨烯π带通过使用低温，CMOS兼容的过程中，不损坏石墨烯层的缓冲层和SiC衬底之间插入一个薄的氧化物层。
2010-03-30 cond-mat.mtrl-sci
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
Microscopic correlation between chemical and electronic states in epitaxial graphene on SiC(000-1)
我们提出了能量过滤电子发射光谱与空间和波矢分辨率的SiC$（000-1）上的几层外延石墨烯炉退火生长。低能电子显微镜显示，超过80%的样品被2-3个石墨烯层覆盖。C1 s光谱显微镜提供了石墨烯厚度分布图的独立测量。通过光电子发射显微镜（PEEM）测量的功函数根据石墨烯厚度和石墨烯-SiC界面化学状态在整个表面上从4.34到4.50eV变化。至少两种SiC表面化学状态（即，两种不同的SiC表面结构）存在于石墨烯/SiC界面处。在每个石墨烯/SiC界面处发生电荷转移。K-空间PEEM给出了k_||微米级区域中的π-π * 带色散表明狄拉克点作为石墨烯厚度的函数而移位。观察到了狄拉克锥通过旋转石墨烯片形成的超晶格的布拉格衍射。这些实验强调了横向和光谱分辨率对未来电子设备规模的重要性，以便精确地表征传输特性和能带对准。
2011-04-07 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
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
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
Effect of C-face 4H-SiC(0001) deposition on thermopower of single and multilayer graphene in AA, AB and ABC stacking
基于密度泛函理论，采用半经典Boltzmann方程，在最大局域Wannier函数基组中插值能带，研究了多层石墨烯的Seebeck系数.我们比较了各种石墨烯堆叠（AA、AB和ABC），它们都是独立的和沉积在$4H$ -SiC（0001）C端基片上的。我们发现，SiC衬底的存在可以显着影响石墨烯层的热电性能，这取决于堆叠，提供了一种有前途的方法来定制高效的石墨烯基器件。
2014-09-12 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
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
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
