Site-Specific Orbital Symmetry Breaking in Epitaxial Graphene on Silicon Carbide
本研究通过EELS和从头计算揭示SiC上外延石墨烯缓冲层中四分之一碳原子与硅成键诱导sp³杂化，淬灭π态并破坏对称性，为低能耗晶体管界面设计提供定量基础。
2026-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
THz detection with epitaxial graphene field effect transistors on silicon carbide
我们报告了室温太赫兹探测的天线耦合场效应晶体管的装置，通过使用碳化硅衬底上生长的外延石墨烯制造。两个独立的检测机制被发现：等离子体波辅助检测和热电效应，这是归因于沿FET沟道的结的存在。等离子体激元和热电光电压对栅极偏压的计算函数依赖性的叠加定性地很好地再现了测得的光电压。此外，所测量的光电压的符号反转证明了与热电机制相比等离子体激元检测的更强贡献。虽然响应度的改善是必要的，这些结果表明，等离子体探测器制造的碳化硅上的外延石墨烯是宏观样品的快速大面积成像的潜在候选人。
2018-05-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Silicon carbide stacking-order-induced doping variation in epitaxial graphene
一般认为外延石墨烯中的费米能级受两种效应控制：由六角SiC（0001）衬底体诱导的p型极化掺杂和与缓冲层相关的类施主态的过补偿。在这项工作中，我们的证据表明，这种效果也与特定的底层SiC梯田。我们制作了一个周期性的序列不相同的SiC梯田，这是明确归因于特定的SiC表面终端。实验观察到SiC终端和电子石墨烯性能之间的明确相关性，并通过各种互补的表面敏感方法证实。我们将这种相关性归因于SiC终止依赖的极化掺杂对上覆石墨烯层的邻近效应。我们的研究结果为纳米级掺杂工程开辟了一条新途径，即在介电极性衬底上自图案化外延石墨烯和其他2D层。
2020-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Morphology Characterization of Argon-Mediated Epitaxial Graphene on C-face SiC
使用氩气介导的生长工艺在4 H-和6 H-SiC的C面上生长外延石墨烯层。生长温度和压力的变化被发现显着影响的层的形态特性。在生长过程中氩气的存在减缓了C面上石墨烯形成的速率，并导致观察到孤岛。岛和连续膜的形貌的相似性表明，岛形核和聚结是C面石墨烯的生长机制。
2010-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Novel structures of Gallenene intercalated in epitaxial Graphene
该研究利用限域外延在碳化硅外延石墨烯中插层形成二维 gallenene，发现 b010-gallenene 与高压 Ga(III) 相共存的新型超结构。
2025-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous quantum Hall effect in epitaxial graphene
在剥离的石墨烯薄片中观察到的异常量子霍尔效应引发了人们对石墨烯的兴趣爆发。然而，在碳化硅衬底上生长的高质量外延石墨烯多层膜中没有观察到。量子霍尔效应显示在外延石墨烯单层上，所述外延石墨烯单层被故意生长在衬底台阶上并经受苛刻的处理程序，证明了外延石墨烯单层的稳健性以及它们的传输特性对温度、污染和衬底缺陷的免疫力。单层C面样品的迁移率为19，000 cm^2/Vs。这是实现基于外延石墨烯的电子器件的重要一步。
2009-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultra-high mobility semiconducting epitaxial graphene on silicon carbide
针对石墨烯纳米电子学缺乏合适带隙与高迁移率半导体的问题，研究提出准平衡退火法，制备出带隙0.6eV、室温迁移率超5000cm²/Vs的碳化硅基有序外延石墨烯缓冲层，适配纳米电子学应用。
2023-08-23 cond-mat.mes-hall
Low-Energy Electron Microscopy contrast of stacking boundaries: comparing twisted few-layer graphene and strained epitaxial graphene on silicon carbide
凡德瓦耳斯异质叠层中，只要后续层之间存在扭转角或晶格失配，就会出现堆叠畴界。这些域边界不仅可以托管拓扑边缘状态，对它们进行成像有助于确定扭曲双层石墨烯中的局部变化。在这里，我们分析的机制造成堆叠域边界对比度在明场低能电子显微镜（BF-LEEM）的SiC上的石墨烯，其中域边界是由应变和扭曲的几层石墨烯。我们表明，当域边界之间的顶部两个石墨烯层，BF-LEEM对比度观察到由于振幅对比度，以及对应于纯粹基于在域边界的局部堆叠的对比度的计算。相反，对于更深的域边界，振幅对比度仅提供了域本身中的不等价叠加之间的微弱区别。然而，对于小的畴相衬，其中来自晶胞的不同部分的电子干涉导致非常强的对比度。我们推导出一个一般的经验法则，预期的BF-LEEM对比度域边界的范德瓦尔斯材料。
2022-07-29 cond-mat.mes-hall
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 Electronic Structure And Transport
自2001年成立以来，在六方碳化硅上外延石墨烯的科学和技术已经成熟成为一项重大的国际努力，并有望成为第一个碳电子平台。回顾了石墨烯在电子级碳化硅上外延生长的历史，综述了单层和多层石墨烯在电子级碳化硅上外延生长的独特电子性能。在Si面生长的石墨烯单层中的传输和场效应的早期结果提供了原理证明。除了单层外延石墨烯之外，还关注C面生长的多层石墨烯，其由电子解耦的石墨烯片组成。生产，结构和电子结构进行了审查。使用各种各样的表面，电气和光学探针询问的电子性能，进行了讨论。概述了几种器件原型的最新发展，包括基于外延石墨烯量子霍尔器件的电阻标准和新的双频模拟外延石墨烯放大器。
2010-03-24 cond-mat.mes-hall
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
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
The effect of bilayer domains on electronic transport properties of epitaxial graphene on SiC
对在碳化硅上的纯单层外延石墨烯（SiC/G）上制造的霍尔条器件的磁输运测量显示出载流子浓度和迁移率在晶片尺寸维度上的非常紧密的分布。相比之下，含有双层石墨烯域的SiC/G器件显示出与双层含量的量相关的电子性质的变化。
2015-02-06 cond-mat.mes-hall
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
Weak antilocalization in epitaxial graphene: evidence for chiral electrons
碳化硅上生长的石墨中的输运主要由界面处的电子掺杂外延层控制。在磁场10 mT $< B <$ 5 T时，二维样品中的弱反定位表现为纵向电阻中的宽尖状凹陷。还观察到在B=0处的非常尖锐的弱局部化电阻峰。这些特征与石墨烯弱（反）局域化理论定量吻合，暗示了样品的手性电子特征。散射的贡献，在衬底中的陷阱电荷和三角形翘曲由于石墨层上的顶部被初步确定。Shubnikov-de Haas振荡非常小，并显示出异常的Berry相位。
2007-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial electrical contact to graphene on SiC
与纳米级器件建立良好的电接触是现代技术的一个主要问题，接触2D材料也不例外。石墨烯的一维边缘接触最近被证明优于表面接触，但该方法仍然难以扩大规模。我们报告了一种无抗蚀剂和可扩展的方法，在一个单一的生长步骤中制造几个石墨烯层的电接触。该方法源于本文报道的发现，即通过在高真空中对SiC上的碳化物形成金属膜进行热退火，在金属碳化物上生长少量石墨烯层。我们利用石墨烯和金属碳化物之间的边缘接触和部分共价表面外延的组合效应来制造器件，其中观察到低接触电阻和约瑟夫森效应。实施这种方法可以显着简化大规模石墨烯电路的实现。
2017-07-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Structured epitaxial graphene: growth and properties
石墨烯通常被认为是接替硅作为电子材料的强有力的候选者。然而，到目前为止，它实际上还没有表现出超过标准半导体材料的能力。目前证明的可行的石墨烯器件基本上限于微米尺寸的双频模拟场效应晶体管和用于计量的量子霍尔效应器件。纳米图案化的石墨烯往往具有无序的边缘，这严重降低了迁移率，从而消除了其相对于其他材料的优势。在这里，我们表明，在结构化碳化硅表面上生长的石墨烯克服了边缘粗糙度，并有望为石墨烯的纳米级图案化提供一个突破口。我们表明，高品质的丝带和戒指，可以使用这种技术。我们还报告了在碳化硅上制备高迁移率石墨烯单层用于器件应用的进展。
2012-02-27 cond-mat.mes-hall
Encapsulation and Electronic Control of Epitaxial Graphene by Photosensitive Polymers and UV light
在碳化硅上使用外延石墨烯的电子器件需要封装，以避免在环境条件下沉积的杂质的不受控制的掺杂。另外，石墨烯单层与衬底的相互作用导致该材料中相对高水平的电子掺杂，这相当难以单独通过静电门控来改变。在这里，我们描述了这些问题的一种解决方案，允许在宽范围内封装和控制载流子浓度。我们描述了一种新的异质结构的基础上生长的外延石墨烯碳化硅结合两种聚合物：中性间隔和光敏层，提供了有效的电子受体在紫外光照射下。在未曝光的情况下，相同的双层聚合物很好地用作覆盖材料，提高了样品掺杂水平的时间稳定性和均匀性。通过对这种异质结构进行紫外曝光，我们以非侵入性、非挥发性和可逆的方式控制了石墨烯的电参数，将载流子浓度改变了50倍。暴露的SiC/石墨烯/聚合物异质结构的电子性质在室温下保持稳定许多天，但将聚合物加热到玻璃化转变温度以上会逆转光的作用。新开发的光化学选通已经帮助我们将石墨烯电阻标准的鲁棒性（大范围的量化磁场、显著更高的操作温度和由于显著增加的击穿电流而显著增强的信噪比）提高到这样的水平，使得其开始有利地与成熟的半导体异质结构标准竞争。[2，3]
2011-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Landau Levels and Band Bending in Few-Layer Epitaxial Graphene
在碳化硅的碳表面上生长的少层石墨烯系统中的载流子密度分布可以通过用于探测顶层电子特性的扫描隧道显微镜（STM）尖端的存在以及通过诱导明确的朗道能级的垂直磁场来改变。在垂直场情况下的Hartree近似计算表明，电荷倾向于在层之间重新排列，使得大多数层的填充因子被钉扎在整数值。我们使用我们的分析，以提供洞察埋层在最近的几层石墨烯STM研究的作用，并讨论我们的模型的局限性。
2011-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly efficient spin transport in epitaxial graphene on SiC
自旋信息处理是后CMOS（互补金属氧化物半导体）电子学的一个可能的新范例，长距离有效的自旋传播是这一愿景的基础。然而，尽管经过几十年的深入研究，仍然需要一个合适的平台。我们在这里报告高效的自旋输运在两端偏振器/分析器设备的基础上高迁移率外延生长在碳化硅石墨烯。利用高阻抗注入/探测隧道结的优势，我们得到了自旋输运效率高达75%，自旋信号在兆欧姆范围内，自旋扩散长度超过100 μm。这使得自旋电子学在复杂的结构：设备和网络架构依赖于自旋信息处理，远远超出目前的自旋电子学应用，现在可以预见。
2013-07-05 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
Nano-Objects Developing at Graphene/Silicon Carbide Interface
我们使用扫描隧道显微镜和光谱学来研究在C面4 H-SiC（000-1）衬底上生长的外延石墨烯。结果揭示了石墨烯/SiC界面处的惊人纳米物体，导致电子界面态。它们的高度分布表明，这些物体是由垂直限制并在SiC表面形成台面的填充碳纳米管制成的。我们还发现了石墨烯层覆盖的纳米裂纹，令人惊讶的是，它没有破裂，没有电子界面状态。因此，与上述纳米物体不同，这些裂纹不应影响载流子迁移率。
2009-11-11 cond-mat.mes-hall
Photonic Crystal Cavities in Cubic (3C) Polytype Silicon Carbide Films
我们提出了高品质因数和小模体积平面光子晶体腔的设计，制造和表征的立方（3C）薄膜（厚度~ 200 nm）的碳化硅（SiC）外延生长在硅衬底上。我们展示了整个电信频段的腔谐振，波长为1，250 - 1，600 nm。最后，我们讨论了在非线性光学，光学互连，和量子信息科学的可能应用。
2013-11-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
An epitaxial graphene platform for zero-energy edge state nanoelectronics
石墨烯最初的承诺，以取代硅动摇，由于普遍的边缘无序光刻图案沉积石墨烯和缺乏一个新的电子范例。在这里，我们证明了在碳化硅衬底（epigraphene）上外延生长的常规图案化石墨烯中的退火边缘由衬底稳定并支持受保护的边缘状态。边缘态的平均自由程大于50微米，是体态的5000倍，并且涉及理论上意想不到的马约拉纳式零能量非简并准粒子，不产生霍尔电压。在无缝集成结构中，边缘状态形成了一个零能量的一维弹道网络，在带状连接处具有基本上无耗散的节点。无缝器件结构提供了各种切换可能性，包括低温下的量子相干器件。这使得epiglene成为技术上可行的石墨烯纳米电子学平台，有可能接替硅纳米电子学。
2022-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry of standing waves generated by a point defect in epitaxial graphene
利用扫描隧道显微镜（STM）和傅里叶变换STM（FT-STM）研究了碳化硅衬底上外延石墨烯样品中的点缺陷。这种分析使我们能够提取准粒子的能量色散，并给出费米液体理论在石墨烯中的有效性的第一个实验证明，从-800 meV到+800 meV的能量范围很宽。我们还发现了一个强大的三重各向异性的缺陷产生的驻波的证据。我们讨论了这种各向异性，手性的电子，和石墨烯的两个亚晶格之间的不对称性之间的可能关系。所有的实验测量进行了比较，相关的理论T-矩阵计算。
2008-07-17 cond-mat.mes-hall
Quantum Resistance Standard Based on Epitaxial Graphene
我们报告了一个量子霍尔电阻标准的发展，在300 mK精确到十亿分之几，并基于大面积外延石墨烯。显著的精度构成了在剥离的石墨烯中获得的最佳结果的四个数量级的改进，并且与在完善的半导体标准中实现的精度相似。与传统的电阻标准不同，新型石墨烯器件在4.2 K下仍然精确量化，大大简化了实际计量。这一突破是通过在晶圆级上可扩展的碳化硅技术实现的卓越石墨烯质量而实现的，并为未来电子产品的大规模应用展示了巨大的前景。
2009-09-07 cond-mat.mes-hall
Plasmon-phonon Strongly-Coupled Mode in Epitaxial Graphene
我们报告的色散测量，使用角分辨反射电子能量损失光谱（AREELS），在二维（2D）等离子体在单层和多层石墨烯的表面光学声子（FK声子）模式的碳化硅衬底强烈耦合。耦合模在单层和双层石墨烯中表现出离散的色散行为。随着SiC（0001）上石墨烯层的增加，观察到从类等离子体激元分散到类声子分散的转变。对于类等离子体激元模，色散在进入单粒子连续区时被电子-空穴对激发强烈阻尼，而类声子模是无阻尼的。在没有耦合的区域中，石墨烯2D等离子体表现出具有线性色散的声学行为，其斜率和阻尼由费米表面拓扑结构确定。
2009-10-14 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect in epitaxial graphene with permanent magnets
我们首次在低温下仅使用商用NdFeB永磁体在碳化硅（SiC）上生长的外延石墨烯中观察到了众所周知的量子霍尔效应（QHE）。由磁体产生的相对大且均匀的磁场以及高质量的外延石墨烯膜使得能够在朗道能级填充因子$ν=\pm 2$下形成良好发展的量子霍尔态，这通常用超导电磁体观察到。此外，QHE边缘沟道的手性可以通过顶栅来改变。这些结果表明，基本的QHE物理学在石墨烯中是实验上可获得的，其价格仅为使用超导磁体的传统装置的一小部分，这大大增加了石墨烯中QHE的研究和应用潜力。
2017-08-21 cond-mat.mes-hall
Polarization selection rules for inter-Landau level transitions in epitaxial graphene revealed by infrared optical Hall effect
我们报告的偏振选择规则间朗道能级跃迁使用反射型光学霍尔效应测量从600至4000 cm-1的碳化硅热分解生长的外延石墨烯。我们观察到对称和反对称签名在我们的数据中，由于偏振保持和偏振混合朗道能级跃迁，分别。从依赖于场的测量，我们确定，在去耦的石墨烯单层的过渡是由极化混合选择规则，而在耦合的石墨烯单层的过渡是由极化保持选择规则。这些选择规则可以用朗道能级间跃迁与自由载流子磁光等离子体振荡的不同耦合机制来解释。
2013-08-28 cond-mat.mes-hall
Magnesium-intercalated graphene on SiC: highly n-doped air-stable bilayer graphene at extreme displacement fields
我们使用角分辨光电子能谱研究双层石墨烯在高n掺杂和极端位移场的电子结构，通过在碳化硅上插入外延单层石墨烯与镁形成准独立的双层石墨烯镁终止碳化硅。角分辨光电子能谱表明，镁嵌入后，单层外延石墨烯的单一无质量狄拉克带转化为准独立双层石墨烯的特征大量双带狄拉克光谱。使用简单的紧密结合模型的光谱分析表明，镁嵌入导致2.1 $\times$ × 10 $^{14}$ cm $^{-2}$的n型掺杂，产生2.6 V/nm的极高位移场，在狄拉克点处打开0.36 eV的相当大的间隙。这进一步证实了密度泛函理论计算的准独立的双层石墨烯上的镁封端的碳化硅，显示出类似的掺杂水平，位移场和带隙。最后，镁插层样品对环境条件具有令人惊讶的鲁棒性;在空气中暴露30分钟后，未观察到电子结构的显著变化。
2020-08-27 cond-mat.mes-hall
Overdoping graphene beyond the van Hove singularity
在非常高的掺杂水平下，石墨烯的$π^*$带中的van Hove奇点被占据，并且可能出现由多体相互作用驱动的奇异基态。采用镱嵌入和钾吸附的组合，我们将$n$掺杂在碳化硅上的外延石墨烯超过$π^*$ van Hove奇点，达到5.5 $\times$ × 10 $^{14}$ cm $^{-2}$的电荷载流子密度。这一制度标志着明确完成了一个Lifshitz过渡，其中费米表面拓扑结构已经从两个电子口袋演变成一个巨大的空穴口袋。角分辨光电子能谱学证实了这些变化是由电子结构重整化而不是刚性能带位移驱动的。我们的研究结果在外延石墨烯的相图中打开了以前无法达到的超越范霍夫制度，从而在这种原型二维材料中获得了一个未探索的潜在奇异相的景观。
2020-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetite nano-islands on silicon-carbide with graphene
X射线磁性圆二色性（XMCD）测量在石墨烯上生长并覆盖有用于钝化的Au膜的铁纳米岛揭示通过Au膜中的缺陷的氧化自发地导致磁铁矿纳米颗粒（即，$Fe_3$ $O_4$）的形成。Fe纳米岛（20和75单层; ML）在通过热退火6 H-SiC（0001）形成的外延石墨烯上生长，随后在生长室中用标称20层Au覆盖。我们的X射线吸收光谱和XMCD测量在施加磁场表明，薄膜（20 ML）完全转换为磁铁矿，而较厚的膜（75 ML）表现出磁铁矿的性质，但也是那些纯金属铁。的XMCD信号（两个样品）的温度依赖性显示了一个明确的过渡在$T_{\rm V}\approx 120$ K一致的Verwey转变的大块磁铁矿。这些结果对磁铁矿纳米晶体的合成以及它们在功能基底如石墨烯上的规则排列具有影响。
2017-01-03 cond-mat.mes-hall
Infrared Spectroscopy of Wafer-Scale Graphene
我们报告的光谱结果从中到远红外线的晶圆级石墨烯，外延生长在碳化硅上，或通过化学气相沉积。自由载流子吸收（Drude峰）与通用光学电导率（由于带间跃迁）和由于带填充而发生泡利阻塞的波长同时获得。从这些可以推断石墨烯层数、掺杂水平、薄层电阻率、载流子迁移率和散射率。与剥离的双层石墨烯相比，外延双层石墨烯的中红外吸收在0.37 \pm 0.02 eV处显示出较不明显的峰。在重化学掺杂的单层石墨烯中，在这种原子级薄的材料中测量到由于在250 \mum（40 cm-1）下接近40%的自由载流子而导致的创纪录的高透射率降低，支持石墨烯在远红外和太赫兹光电子学中的巨大潜力。
2011-11-16 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
Controlling doping in graphene through a SiC substrate: A first-principles study
通过掺杂控制载流子的类型和密度是发展石墨烯电子学的关键步骤。然而，石墨烯的直接掺杂是相当大的挑战。基于第一性原理计算，提出了一种通过衬底来克服石墨烯掺杂困难的概念，发现在碳化硅衬底上外延生长的石墨烯中，掺杂可以得到强烈的增强。与自支撑石墨烯相比，掺杂剂的形成能可以降低多达8eV。外延石墨烯层的载流子的类型和密度可以通过合适的掺杂剂和表面钝化来有效地控制。更重要的是，与石墨烯的直接掺杂相比，由于掺杂剂与导电沟道之间的空间分离，外延石墨烯层中的载流子被掺杂剂弱散射。最后，我们表明，类似的想法也可以用来控制磁性，例如，诱导半金属状态的外延石墨烯没有磁性杂质掺杂。
2011-07-23 cond-mat.mes-hall
Substrate dopant induced electronic inhomogeneity in epitaxial bilayer graphene
二维（2D）材料由于其优异的可调谐性而成为探索新性质和功能的新领域。2D材料前所未有的可调性也伴随着许多同样巨大的挑战，因为它们容易出现缺陷和紊乱。缺陷和无序的存在会导致电子态的不均匀性，通常难以直接探测材料的固有性质。因此，许多努力致力于改善电子均匀性，例如，通过降低材料中和界面处的缺陷和无序的密度。然而，很少有人注意到嵌入在底层基板的障碍。本文利用低温扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS）研究了衬底中的单个掺杂剂如何与二维材料相互作用并产生电子-空穴水坑。具体而言，我们以氮掺杂碳化硅（SiC）衬底上生长的外延双层石墨烯作为模型系统，它在许多应用和基础研究中发挥了重要作用。利用扫描隧道显微镜（STM）首次在外延石墨烯上对SiC衬底中的氮掺杂进行了成像。来自衬底的带电氮掺杂剂通过库仑相互作用在石墨烯中诱导直径约为2nm的缺电子水坑。相对于狄拉克点的费米能级被振幅为~40 meV的水坑调制，导致外延石墨烯的电子不均匀性。我们对这种原型材料的研究结果有望促进石墨烯和其他2D材料的质量改进。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall
Robust quantum Hall resistance standard from uniform wafer-scale epitaxial graphene on SiC
Laboratoire National de Métrologie et d’Essais (LNE)（法国国家计量与测试实验室）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；Centre de Recherche sur l’Hétéroépitaxie et ses applications (CRHEA)（异质外延及其应用研究中心）；CERFACS（欧洲计算流体力学与空气动力学中心）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N)（纳米科学与纳米技术研究中心）
利用SiC基板生长的均匀外延石墨制备高精度量子霍尔电阻标准，实现低磁通密度下的高精度测量与高稳定性。
2025-09-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ambipolar charge transport in quasi-free-standing monolayer graphene on SiC obtained by gold intercalation
我们提出了一个准独立的单层石墨烯的研究，通过在碳缓冲层（Bu-L）和硅终止面（0001）的4 H-碳化硅之间的界面处插入Au原子获得。通过在Bu-L上沉积原子级薄的Au，然后在氩气气氛中在850 °C下退火来实现Au嵌入。通过表面科学表征和顶栅电子器件中的电子输运，我们探索了Au的嵌入和Bu-L到准自支撑单层石墨烯中的去耦。通过依赖于栅极的磁输运，我们发现，Au嵌入缓冲层显示单层石墨烯的所有属性，即栅极可调双极传输跨狄拉克点，和n-或p-型掺杂取决于Au含量。
2020-04-03 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
Observation of anomalous Hanle spin precession lineshapes resulting from interaction with localized states
最近已经表明，在自旋进动实验中，自旋与局域态的相互作用可以改变对磁场的响应，导致修改的有效自旋弛豫时间和进动频率。在这里，我们表明，也可以改变形状的汉勒曲线，使它不能与传统的布洛赫方程的解决方案。我们目前的实验数据表明，在低温下在碳化硅上的外延石墨烯中产生这样的效果，在碳缓冲层中具有局域态。我们比较了不同的生长方法，升华和化学气相沉积外延生长的材料之间的效果的强度。所提出的分析给出了有关局域态的密度及其与石墨烯态的耦合的信息，这是电荷传输测量无法访问的，并且可以应用于耦合到局域态的任何自旋传输通道。
2014-11-05 cond-mat.mes-hall
Pronounced scale-dependent charge carrier density in graphene quantum Hall devices
State Key Laboratory of Materials for Integrated Circuits, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息技术研究所集成电路材料国家重点实验室）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物质科学与光电技术研究中心）；School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech Laboratory for Topological Physics, ShanghaiTech University（上海科技大学物理科学与技术学院拓扑物理实验室）；School of Information Science and Technology, ShanghaiTech University（上海科技大学信息科学与技术学院）；Shanghai Institute of Measurement and Testing Technology, Shanghai Key Laboratory of On- line Testing and Control Technology（上海市计量测试技术研究院在线检测与控制技术重点实验室）；Key Laboratory of Optoelectronic Material and Device, Department of Physics, Shanghai Normal University（上海师范大学物理系光电材料与器件重点实验室）；Department of Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学电气与计算机工程系）；National University of Singapore (Chong Qing) Research Institute, Chongqing Liang Jiang New Area（新加坡国立大学（重庆）研究院两江新区）；School of Advanced Technology, Xi’an Jiaotong-Liverpool University（西交利物浦大学先进科技学院）；Oxford Instruments（牛津仪器）
本研究发现石墨烯量子霍尔器件中载流子密度随通道宽度显著变化，通过优化器件几何结构，确定最佳通道宽度以平衡电阻不确定性和集成密度。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum-Ready Microwave Detection with Scalable Graphene Bolometers in the Strong Localization Regime
针对超导量子处理器的GHz微波探测需求，本文利用碳化硅外延石墨烯的强电荷局域化效应制备可扩展测辐射热计，在40 mK下实现40 zW/√Hz的低噪声等效功率。
2025-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.ins-det
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
Wafer-Scale Single-Crystalline Monolayer Graphene
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Clemson University（克莱姆森大学）；RISE (Research Institutes of Sweden)（瑞典研究院）；Gothenburg University（哥德堡大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Nordita（北欧理论天体物理学中心）
通过一步剥离法在硅碳化物上制备出无多层域的单晶单层石墨烯，实现了晶圆级高质量石墨烯的生产。
2025-11-29 cond-mat.mes-hall
