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
Epitaxial graphene on SiC: 2D sheets, selective growth and nanoribbons
综述了利用限制控制升华法在SiC上外延生长石墨烯的研究进展，重点介绍了在4 H-SiC碳表面上的多层和单层外延石墨烯以及在生长抑制或生长增强掩模下的定向和选择性生长结构。还介绍了模板化石墨烯纳米结构生长的最新进展，例如数十微米长的非常良好限制和隔离的20- 40 nm宽的石墨烯带。最后给出了带阵列与硅片大规模集成的方案。
2016-11-27 cond-mat.mes-hall
Interplay between interferences and electron-electron interactions in epitaxial graphene
我们通过分析低温电导率，分离了在4 H-SiC衬底的C面上生长的外延石墨烯器件中的局部化和相互作用效应。弱本地化和反本地化提取在低磁场，消除后的几何磁阻和扣除的磁场依赖的Drude电导率。在较高的磁场中提取电子-电子相互作用校正，其中局部化效应消失。这两种现象都很弱，但规模很大，数量级相同。如果与二氧化硅上的石墨烯相比，则外延石墨烯上的电子电子相互作用不会因SiC衬底的较大介电常数而显著降低。
2011-04-28 cond-mat.mes-hall
Determination of substrate pinning in epitaxial and supported graphene layers via Raman scattering
利用拉曼光谱研究了SiC和Ni表面外延石墨烯以及SiO2负载石墨烯中拉曼G线的温度诱导位移。发现6 H-SiC（0001）上外延石墨烯的热位移速率约为独立石墨烯的三倍。这个结果被定量地解释为由基板的钉扎的结果。相比之下，在多晶Ni膜上生长的石墨烯显示为未钉扎的，即，尽管与金属基底有相对较强的相互作用强相互作用，但仍表现为独立式的弹性。此外，它表明，剥离的石墨烯层转移到支撑衬底上可以导致钉扎或未钉扎层，这取决于转移协议。
2011-01-24 cond-mat.mes-hall
Local transport measurements on epitaxial graphene
大规模石墨烯的生长仍然伴随着缺陷。利用四探针STM/SEM对SiC（0001）上生长的石墨烯的局域结构进行了扫描电子显微镜图像和空间分辨输运测量。探针间距和衬底温度的系统变化清楚地揭示了安德森局域化以及扩散传输的二维传输制度。对温度相关数据的详细分析表明，局部顶部纳米尺寸接触不会对外延石墨烯膜引起显著的应变。
2013-08-28 cond-mat.mes-hall
Single-layer metallicity and interface magnetism of epitaxial graphene on SiC(000$\bar{1}$)
利用密度泛函理论计算了4 H-SiC（000 $\bar{1}$）上外延石墨烯的结构和电子性质。使用相称的超级电池，最大限度地减少非物理应力，我们表明，在与Si面外延膜，形成在C面的SiC的第一个石墨烯层是纯金属的$π$带部分保存。典型的自立式特性通过第二石墨烯层完全恢复。此外，我们讨论的界面上的磁性和费米能级钉扎效应的情况下，可以允许一个合理的设备操作从关闭状态开始。
2011-03-04 cond-mat.mes-hall
Voltage-controlled inversion of tunnel magnetoresistance in epitaxial Nickel/Graphene/MgO/Cobalt junctions
我们报告的制造和表征的垂直自旋阀结构，使用厚的外延MgO势垒作为间隔层和石墨烯钝化的Ni膜作为底部铁磁电极。该设备显示出强大的和可扩展的隧道磁阻，在改变施加的偏置电压时具有几个符号的变化。这些发现可以用声子辅助的输运机制模型来解释，该模型依赖于混合石墨烯的能带结构和自旋态密度的特殊性|Ni界面。
2014-10-07 cond-mat.mes-hall
Long spin relaxation times in wafer scale epitaxial graphene on SiC(0001)
我们开发了一种简单的，可升级的过程，在SiC（0001）上外延生长的单层石墨烯上制备横向自旋阀器件，并进行非局域自旋输运测量。我们在单层石墨烯中观察到最长的自旋弛豫时间τ_S，而自旋扩散系数D_S与剥离石墨烯的典型结果相比大大降低。τ_S值的增加可能与底物的改变有关，而D_S值较小的原因尚不清楚。
2012-02-14 cond-mat.mes-hall
Suppressed compressibility of quantum Hall effect edge states in epitaxial graphene on SiC
我们确定了在硅封端的SiC（G/SiC）上的顶栅外延石墨烯的量子霍尔效应（QHE）边缘附近形成可压缩条纹的条件，并将其与场效应晶体管（GraFET）几何结构中的绝缘衬底上剥离的石墨烯进行比较。对于G/SiC，在石墨烯层下面的SiC上的大密度的局部表面态和它们之间的电荷转移导致石墨烯的掺杂和其边缘附近的电势分布的屏蔽。这抑制了石墨烯中QHE边缘附近的可压缩条带的形成，使得它们比GraFET中相应的可压缩条带窄得多。
2018-01-26 cond-mat.mes-hall
Observation of the quantum Hall effect in epitaxial graphene on SiC(0001) with oxygen adsorption
在这封信中，我们报告的SiC（0001）与氧吸附的外延石墨烯的运输测量。在$50\times 50 μ\mathrm{m^2}$大小的霍尔棒中，我们观察到半整数量子霍尔效应，其具有在$ν= 2$周围的填充因子处量化的横向电阻平台，这是单层石墨烯的证据。我们发现低电子浓度的$9\times 10^{11} \textrm{cm}^{-2}$，我们表明，掺杂的$10^{13}\textrm{cm}^{-2}$，这是本征外延石墨烯的特性，可以通过真空退火恢复。氧吸附对载流子密度的影响通过局部角分辨光电子能谱测量得到证实。这些结果对于理解外延石墨烯上的氧吸附及其在需要低载流子浓度的计量学和介观物理学中的应用是重要的。
2012-07-12 cond-mat.mes-hall
Carrier scattering from dynamical magneto-conductivity in quasi-neutral epitaxial graphene
用朗道能级谱研究了准中性多层外延石墨烯中电子散射时间的能量依赖性。从朗道能级加宽的结果可以看出，散射率随能量的增加而线性增加。这意味着石墨烯中朗道能级谱的令人惊讶的性质-分辨的朗道能级的数量随着施加的磁场保持恒定。洞察给出了可能的散射机制和载流子迁移率在石墨烯系统的调查。
2011-10-20 cond-mat.mes-hall
Anomalously strong pinning of the filling factor nu=2 in epitaxial graphene
我们探讨了强大的量子化的霍尔电阻在外延生长的石墨烯上的Si-终止的SiC。该系统的独特之处在于，在衬底和石墨烯之间的电荷转移中量子相对于经典电容的主导地位使得朗道能级（特别是处于恰好零能量的朗道能级）在非常宽的磁场范围内保持完全填充。这种填充因子的钉扎的一个重要含义是，系统可以维持非常高的非耗散电流。这使得外延石墨烯非常适合量子电阻计量，并且我们在霍尔电阻量子化测量中实现了3/10^10的精度。
2011-05-17 cond-mat.mes-hall
Model and performance evaluation of field-effect transistors based on epitaxial graphene on SiC
鉴于在最近的实验中观察到的0.26 eV的可观的半导体间隙，SiC衬底上的外延石墨烯似乎是FET的有前途的沟道材料。事实上，它是二维的-因此不需要禁止光刻-并且表现出比其他替代选择（例如双层石墨烯）更宽的间隙。在这里，我们提出了一个模型，并评估基于SiC上的外延石墨烯的纳米级FET的可实现的性能，进行设计参数空间的探索。我们表明，电流可以调制4个数量级;对于数字应用，Ion /Ioff比为50，亚阈值斜率为145 mV/decade，电源电压为0.25 V。这代表了石墨烯电子器件固态集成的重大进展，但还不足以用于数字应用。
2009-09-25 cond-mat.mes-hall
Magneto-transmission of multi-layer epitaxial graphene and bulk graphite: A comparison
磁传输的一个薄层的块状石墨的光谱上采取的SiC晶体的热分解制备的多层外延石墨烯进行了比较。我们专注于\sqrt{B}，这是狄拉克费米子在两种材料中的存在的证据，演变的光谱特征。虽然多层外延石墨烯的结果可以在2D狄拉克费米子模型内解释，但在块状石墨上获得的数据只能在考虑石墨的3D性质的情况下解释，例如通过使用标准Slonczewski-Weiss-McClure模型。
2008-10-24 cond-mat.mes-hall
Enhanced Performance in Epitaxial Graphene FETs with Optimized Channel Morphology
这封信报道了表面形态对在SiC衬底上合成的外延石墨烯膜上形成的石墨烯FET的载流子传输和RF性能的影响。这种石墨烯表现出宽度在3-5 μm之间的长平台结构和高度为10 \pm 2 nm的台阶。虽然在室温下在单个石墨烯平台域中获得了在1 e12 cm-2的载流子密度下高于3000 cm 2/Vs的载流子迁移率，但是台阶边缘可以导致~21 kΩ.μm的邻近台阶电阻。通过定向晶体管布局，使得整个沟道位于单个石墨烯平台内，并且降低与沟道的未选通部分相关联的接入电阻，对于沟道长度为210 nm的石墨烯FET，实现了高于200 GHz的截止频率，这是迄今为止在外延石墨烯上报道的最高值。
2011-11-07 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
Magnetoplasmons in quasi-neutral epitaxial graphene nanoribbons
利用红外透射光谱研究了准中性外延石墨烯纳米阵列的朗道能级间激发。我们观察到$L_{0(-1)}$ $\to$ $L_{1(0)}$跃迁的能量与二维石墨烯的特征平方根磁场依赖性的实质性偏差。这种偏离是由于朗道能级跃迁和等离子体共振之间的上杂化模的形成。在量子制度的混合模式表现出独特的色散关系，明显不同于传统的二维系统和高度掺杂的石墨烯预期。
2013-06-29 cond-mat.mes-hall
A model for the epitaxial growth of graphene on 6H-SiC
我们介绍了6 H-SiC上外延石墨烯生长的动力学模型。该模型适用于由半晶胞高度台阶组成的邻近表面，实验表明SiC的台阶流动升华促进了平行于台阶边缘的石墨烯条带的形成和生长。模型参数是石墨烯在台阶边缘成核和随后的传播的有效能垒。使用速率方程和动力学蒙特卡罗模拟，两个不同的生长制度出现从顶层石墨烯带宽度的层覆盖和分布的研究作为总覆盖，邻角，和模型参数的函数。一种状态是由条带的聚结所主导的。另一种机制是由一种新的“爬越”过程，这有利于石墨烯从一个平台到下一个平台的传播。比较我们的研究结果扫描显微镜的研究将提供第一个定量的见解，这种独特的外延系统的生长动力学。
2011-05-10 cond-mat.mes-hall
The epitaxial-graphene/graphene-oxide junction, an essential step towards epitaxial graphene electronics
已经沉积氧化石墨烯（GO）薄片以桥接两个外延石墨烯电极之间的间隙以产生全石墨烯装置。电学测量表明，由于GO中的带隙，在石墨烯/氧化石墨烯结处存在肖特基势垒（SB）。发现势垒高度约为0.7 eV，并且在180 $^\circ$ C退火后降低，这意味着可以通过改变氧化程度来调节间隙。发现GO迁移率的下限为850 cm $^2$ /Vs，与硅相当。已经实现了图案化外延石墨烯的{ \it In situ}局部氧化。
2008-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localized states influence spin transport in epitaxial graphene
我们开发了一个自旋输运模型的扩散通道耦合局域态，导致在一个有效的增加自旋进动频率和减少自旋弛豫时间的系统。我们将此模型应用于SiC（0001）（MLEG）上单层外延石墨烯上获得的Hanle自旋进动测量。结合新进行的测量准独立的单层外延石墨烯在SiC（0001）我们的分析表明，不同的值的扩散系数测量在MLEG中的电荷和自旋输运测量和自旋弛豫时间的高值可以解释的影响所产生的缓冲层之间的界面处的石墨烯和SiC表面的局域态。
2012-08-15 cond-mat.mes-hall
Water desorption and re-adsorption on epitaxial graphene studied by SPM
我们证明了温度介导的和完全可逆的过程中的解吸-再吸附的水在几层外延石墨烯上的4 H-SiC（0001）衬底。我们表明，在环境条件下，水在第二层和第三层石墨烯的顶部形成固体结构。在应变或高度缺陷的石墨烯域的情况下，这些特征产生强烈相关和可再现的图案，这意味着潜在的缺陷对于水吸附的初始阶段的重要性。疏水性随着石墨烯层的数量而增加。作为温度的函数的水层的演变伴随着一层和两层石墨烯之间的绝对表面电势差的显著（两倍）变化。在加热过程中的水的演变的原位观察也可能提供一个直接的方法来测量纳米尺度上的热吸附。
2012-04-15 cond-mat.mes-hall
Asymmetric Electron-Hole Decoherence in Ion-Gated Epitaxial Graphene
我们报道了离子液体栅控外延石墨烯中的非对称电子空穴退相干。在弱局域化的框架下分析了不同栅压下在零磁场附近观察到的负磁电阻效应，结果表明电子-空穴退相干明显。空穴退相干率随负栅压的降低而显著增加，而电子退相干率不表现出任何实质性的栅依赖性。从数量上讲，空穴退相干速率与电子退相干速率一样大，相差两倍。我们讨论了可能的微观起源，包括自旋交换散射与我们的实验观察一致。
2017-09-22 cond-mat.mes-hall
Multi-carrier Transport in Epitaxial Multi-layer Graphene
对生长在Si面和C面SiC上的外延石墨烯进行了变场霍尔测量。载流子输运基本上涉及少层石墨烯中的单一类型的载流子，而与SiC面无关。然而，在C面SiC上生长的多层石墨烯（MLG）中，霍尔测量表明存在几组具有不同迁移率的载流子。MLG中的电输运可以通过调用三个平行的独立传导通道来适当地描述。其中两种是n型和p型，而第三种涉及几乎本征的石墨烯。轻掺杂沟道中的载流子具有比其他两个高得多的迁移率。
2010-09-01 cond-mat.mes-hall
Controlled epitaxial graphene growth within amorphous carbon corrals
高质量石墨烯的结构化生长对于碳基电子技术的发展是必要的。具体地，控制SiC上外延石墨烯下的表面台阶的聚束和放置是石墨烯器件生产的重要考虑因素。我们展示了光刻图案化的蒸发无定形碳陶瓷作为钉扎SiC表面台阶的方法。蒸发的无定形碳是SiC上理想的阶跃流动屏障，这是由于其与石墨烯生长的化学相容性和其在高温下的结构稳定性以及其可图案化性。在石墨烯生长之前，将无定形碳在真空中沉积在SiC上。在温度高于1200 $^\circ$ C的石墨烯炉中，可移动的SiC台阶在这些无定形碳阻挡层处积累，从而在高于1330 $^\circ$ C的温度下形成用于石墨烯生长的对齐的无台阶区域。原子力显微镜成像和拉曼光谱支持形成质量的无台阶的石墨烯片生长在SiC上的步骤形态对齐的碳网格。
2014-02-19 cond-mat.mes-hall
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
Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistors on Wafer-Scale Epitaxial Graphene on SiC substrates
我们报告了在大面积外延石墨烯上实现的~10 nm宽的顶栅石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNRFFET），其具有~0.14 eV的带隙开口。与先前观察到的GNRs的无序输运和严重的边缘粗糙度效应相反，这里给出的实验结果清楚地表明，在精心制作的GNRFEFET中的输运机制在室温下是常规的带输运，在低温下是带间隧穿。整个空间的温度，尺寸和几何形状依赖的传输特性和静电的GNRFESTs的解释由传统的电子发射和隧穿电流模型。我们结合实验和建模工作证明，精心制作的窄GNRs的行为作为传统的半导体，仍然是电子开关器件的潜在候选人。
2013-10-25 cond-mat.mes-hall
Bilayer-induced asymmetric quantum Hall effect in epitaxial graphene
研究了量子化磁场下SiC（0001）衬底上外延石墨烯的输运性质。垂直于SiC台阶图案化的器件清楚地表现出沿衬底台阶边缘分布的双层夹杂物。我们表明，在量子霍尔制度的输运性质受到严重影响的双层夹杂物的存在下，并观察到显着偏离传统的量子霍尔特性。一个定量模型，涉及增强通道间散射介导的双层夹杂物的存在下，成功地解释了所观察到的对称性。
2014-10-14 cond-mat.mes-hall
Bottom-gated epitaxial graphene suitable for half-integer quantum metrology ?
我们证明了在SiC衬底的C面上生长的外延石墨烯器件的载流子浓度被掩埋栅极有效地调制。栅极是通过在表面以下200 nm的SiC晶体中注入氮原子来制造的，并且在40 K-80 K的中间温度下工作良好。狄拉克点是观察到在适度的栅极电压（1- 20 V）取决于表面制备。对于低于40 K的温度，栅极是低效的，因为掩埋沟道被冻结。然而，石墨烯中的载流子浓度保持非常接近于T \sim 40 K处设定的值。在T \sim 4 K下，在不同浓度下观察到的半整数量子霍尔效应证明了平行导电的存在。这些观测结果为更好地理解外延石墨烯的固有特性铺平了道路，并有望用于量子精密测量等应用。
2011-07-13 cond-mat.mes-hall
Fabrication and Study of Large Area QHE Devices Based on Epitaxial Graphene
为了开发量子霍尔效应电阻标准，研制了基于外延石墨烯薄膜的量子霍尔效应（QHE）器件。霍尔器件中的石墨烯-金属接触区域已被改进并使用双金属化工艺制造。测试的器件具有（0.6 - 10）*10^11 1/cm ^2的初始载流子浓度，并且在相对低（3 T）的磁场下显示出半整数量子霍尔效应。光化学选通方法的应用和样品的退火提供了一种方便的方法来调节载流子密度到最佳值。在中等磁场强度（<7 T）下，石墨烯和GaAs器件的量子霍尔电阻（QHR）的精确测量结果显示，相对一致性在6*10^-9以内。
2014-12-08 cond-mat.mes-hall
Intercalated europium metal in epitaxial graphene on SiC
X射线磁性圆二色性（XMCD）研究了铕金属在SiC（0001）上石墨烯层间的磁性。通过在外延生长的石墨烯上沉积Eu来形成石墨烯和SiC衬底之间的Eu纳米簇（平均尺寸2.5 nm）的嵌入，随后在各种温度下退火，同时保持石墨烯层的完整性。通过对Eu M $_{4,5}$边在$T = 15$ K处的XMCD进行求和规则分析，发现样品在T $\approx$ 90 K处表现出明显的类顺磁性异常，这可能与体金属Eu的N{è}el跃迁（T $_N$ = 91 K）有关.我们没有发现由于EuO引起的铁磁性或由于Eu $_2$ O $_3$引起的反铁磁性的证据，这表明石墨烯层在暴露于大气环境的数月内保护插层金属Eu免受氧化。
2017-10-20 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
Kinetic Monte Carlo model of epitaxial graphene growth
在这篇论文中，我们提出了一个动力学蒙特卡罗模型来描述外延石墨烯的生长。实验结果表明，5个碳原子的簇是成核和岛生长所需的中间物种的生长机制。这个模型是通过实验研究岛的生长速度提出的，岛的生长速度是吸附原子浓度的高度非线性函数。在我们的模拟中，我们将这个中间物种，并表明它可以解释所有其他的实验观察：温度依赖性的吸附原子成核密度，平衡吸附原子密度和温度依赖性的平衡岛密度。所有这些过程都只能用系统的运动学来描述。
2012-03-31 cond-mat.mes-hall
Influence of impurity spin dynamics on quantum transport in epitaxial graphene
来自自旋阀和量子输运测量的实验证据都指向石墨烯中出乎意料的快速自旋弛豫。我们报告在矢量磁场中SiC上的外延石墨烯的磁输运研究表明，自旋弛豫，检测使用弱局域化分析，被抑制的平面内磁场，$B_{\parallel}$，从而证明它至少部分是由自旋散射体引起的。有效退相干率对$B_{\parallel}$的非单调依赖性揭示了散射体自旋动力学在形成对电导率的干扰修正中的复杂作用，这种作用在早期的弱局域化研究中被忽视
2015-07-14 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effect and Quantum Point Contact in Bilayer-Patched Epitaxial Graphene
我们研究了外延单层石墨烯双层夹杂物通过磁输运测量和扫描门显微镜在低温下。我们发现，双层夹杂物可以是金属或绝缘的初始和门控载流子密度的依赖。金属双层作为边缘电流的等电位短路，而紧密间隔的绝缘双层引导电子在单层收缩，这是局部门控使用扫描门探针的流动。
2014-10-27 cond-mat.mes-hall
High-Mobility Few-Layer Graphene Field Effect Transistors Fabricated on Epitaxial Ferroelectric Gate Oxides (Supplementary Information)
arXiv的补充信息：0810.4466：1。Pb（Zr_0.2Ti_0.8）O_3（PZT）薄膜的表征2.石墨烯剥离前的衬底制备。3. FLG的能带结构。4. PZT的介电常数测量。5. rho（V_g）和R_H（V_g）符合谱带重叠区。6.石墨烯中纵向声学声子的形变势。7. SiO_2栅FLG的电阻率和霍尔测量
2008-10-29 cond-mat.mes-hall
Substitutional mechanism for growth of hexagonal boron nitride on epitaxial graphene
通过在1100 ℃下将石墨烯暴露于环硼氮烷（BH）3（NH）3，在SiC（0001）上的石墨烯上生长单层厚的六方氮化硼（h-BN）。h-BN膜形成约2微米尺寸的晶粒，相对于表面石墨烯具有30度的优选取向。低能电子显微镜是用来提供明确的签名的数量和组成的二维（2D）平面的表面。发现这些晶粒通过取代表面石墨烯而形成，通过这种取代产生的C原子然后被并入h-BN下方（在现有石墨烯和SiC之间的界面处）以形成新的石墨烯平面。
2018-07-06 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity of epitaxial graphene nanoribbons on SiC: effect of substrate
采用非平衡分子动力学方法研究了SiC衬底对外延石墨烯纳米带热导率的影响。结果表明，在热输运过程中，基底与单层GNRs之间存在强相互作用，大大降低了热导率。双层GNR的第二GNR层中，悬浮GNR的热导率特性被很好地保留，其与底层结构具有弱的范德华相互作用。发现面外声子模对由底层结构引起的第二GNR层的热导率变化起关键作用。
2012-02-04 cond-mat.mes-hall
Epitaxial Graphene Nanoribbons on Bunched Steps of a 6H-SiC(0001) Substrate: Aromatic Ring Pattern and Van Hove Singularities
我们报告了在6 H-SiC（0001）衬底的成束台阶阵列上生长的石墨烯纳米带的扫描隧道显微镜和光谱研究。我们的石墨烯纳米带在台阶上的扫描隧道显微镜图像具有（sqrt（3）x sqrt（3））R30°芳香环图案，其定义了我们的扶手椅纳米带。这与基于密度泛函理论的模拟是一致的。作为一维电子结构的另一个特征，在相应的扫描隧道光谱中，我们发现了发达的，尖锐的范霍夫奇点。
2012-12-18 cond-mat.mes-hall
Towards pristine graphene-metal interface and microstructures: Laser assisted direct patterning on Epitaxial graphene
石墨烯-金属接触电阻由内在和外在因素决定。实际上，狄拉克点附近的态密度瓶颈和石墨烯-金属界面处的载流子反射两者导致高接触电阻。此外，石墨烯表现出平面外导电的绝缘行为。在标准光刻处理期间由光致抗蚀剂残留物或不同吸附物质引入的外部表面污染通过不受控制的掺杂和增加的散射而改变石墨烯的固有性质，这导致高且不一致的接触电阻。在这里，我们展示了飞秒激光辅助直接图案化的石墨烯微结构，使我们能够研究石墨烯-金属界面上的内在和外在影响。我们表明，一个干净的石墨烯-金属界面是不足以获得接触电阻接近固有的限制所设定的量子电阻。我们还证明，与CVD石墨烯不同，在SiC（0001）上生长的石墨烯的情况下，边缘状态传导（或端接触）不是通过金属沉积自发形成的。我们的结论是，对于外延石墨烯，有意的端接触形成是必要的，以获得接近量子接触电阻极限的接触电阻。
2014-11-19 cond-mat.mes-hall
Thickness characterization of atomically-thin WSe$_2$ on epitaxial graphene by low-energy electron reflectivity oscillations
在这项工作中，低能量电子显微镜探测结构以及电子信息在几层WSe $_2$外延石墨烯上的SiC。使用光谱低能电子反射率研究了WSe $_2$ -石墨烯异质结构中未占态的出现。反射率最小值对应于特定的WSe $_2$状态，这些状态位于每个垂直异质结构的单层之间，以揭示表面上每个点的层数。发展了这些态起源的理论，并用于解释WSe $_2$电子反射率中实验观察到的特征。
2016-06-13 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
Quantum-Hall plateau-plateau transition in top-gated epitaxial graphene grown on SiC (0001)
研究了在半绝缘4 H-SiC衬底的Si面上通过高温升华法制备的单层外延石墨烯薄膜的低温磁输运性质。通过插入完全氧化的纳米薄铝膜作为种子层，随后进行原子层沉积工艺，在外延石墨烯上实现高k顶栅。在低温下，器件表现出强场效应的顶栅与开/关比约为7和电子迁移率高达~3250 cm ^2/Vs的半整数量子霍尔效应的单层外延石墨烯薄膜的观察后，详细的磁输运测量已进行，包括不同的密度，温度，磁场和电流。我们研究了当温度和电流变化时，可分辨的量子霍尔平台到平台跃迁（朗道能级指数n=0到n=1）的宽度。对于栅极电压和磁场扫描以及T>10 K，转变宽度为T^{-κ}，指数κ~0.42。这种普遍的标度指数与在具有短程合金无序的III-V异质结和剥离的石墨烯中发现的标度指数一致。
2011-12-20 cond-mat.mes-hall
Epitaxial graphene quantum dots for high-performance THz bolometers
石墨烯中的光吸收引起电子温度的大变化，由于低电子热容和弱电子声子耦合[1-3]，使其作为热电子测辐射热计材料非常有吸引力。不幸的是，电阻随温度的微弱变化基本上限制了石墨烯测辐射热计的响应度。在这里，我们表明，由于量子限制，SiC上的外延石墨烯量子点呈现出非常高的电阻随温度的变化，在2.5 K时高于430 Mohm/K，导致对吸收的THz功率的响应率高于10^10 V/W。这比其他类型的石墨烯热电子测辐射热计高出五个数量级。石墨烯量子点测辐射热计的高响应度与极低的噪声等效功率（2.5K时约为0.2 fW/Hz ^0.5）相结合，使其性能远高于商用冷却测辐射热计。此外，这些量子点测辐射热计具有在77 K以上操作的优异性能的潜力。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall
High-Mobility Few-Layer Graphene Field Effect Transistors Fabricated on Epitaxial Ferroelectric Gate Oxides
用Pb（Zr0.2Ti0.8）O3（PZT）单晶外延层代替SiO2衬底后，少层石墨烯（FLG）场效应晶体管的载流子迁移率μ提高了10倍。在FLG的纯电子区，当n = 2.4x10^12/cm^2时，μ在300 K时达到7x10^4 cm^2/Vs，是由纵向声学（LA）声子设定的本征极限的70%;在低温时增加到1.4x10^5 cm^2/Vs。随温度变化的电阻率ρ（T）揭示了LA声子散射的清晰特征，产生变形势D = 7.8+/-0.5 eV。
2008-10-24 cond-mat.mes-hall
Nanostructures in suspended mono- and bilayer epitaxial graphene
悬浮石墨烯膜是一种特殊的结构，在纳米力学、热传输和光电子学中具有重要的应用。到目前为止，常用的几何形状仍然非常简单，并且仅限于微尺度。我们建议在这里克服这个问题，使纳米结构在悬浮外延双层石墨烯大规模和各种各样的几何形状。我们还展示了一种新的SiC-石墨烯混合薄膜，具有令人印象深刻的鲁棒性。由于悬浮石墨烯膜的力学和热耗散与其自身的几何形状密切相关，因此我们还专注于热传输和应变工程实验。显微拉曼光谱映射成功地进行了各种几何形状的内在特性测量在纳米级。我们对石墨烯几何形状的工程设计允许减少热传输，释放和调节我们结构中的应变。
2018-06-05 cond-mat.mes-hall
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。
2008-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Model and Simulations of the Epitaxial Growth of Graphene on Non-Planar 6H-SiC Surfaces
采用一维动力学Monte Carlo模型研究了6 H-SiC上外延石墨烯的阶梯流生长。模型参数是石墨烯在SiC台阶处成核和生长的有效能垒。当该模型被应用到相邻表面上的石墨烯生长时，条带宽度分布被用来表征表面形态。包括额外的动力学过程来研究SiC纳米晶面上的石墨烯生长。我们的主要结果是，在石墨烯生长过程中，原始的纳米晶面断裂成几个纳米晶面。这种现象的特征在于断裂的纳米刻面相对于基面取向的角度。这个角度在整个表面上的分布被发现是相关的带宽度分布的邻位表面。随着阶地扩展势垒的减小，裂缝角分布由双侧高斯分布向单侧幂律分布连续变化。利用这种分布，将有可能从实验中提取能量势垒，并定量地解释生长形态。
2011-09-16 cond-mat.mes-hall
Disorder-perturbed Landau levels in high electron mobility epitaxial graphene
我们发现，在外延石墨烯中的本地化缺陷的存在下的朗道水平显着修改相比，一个理想的系统。我们报告高品质的样品上进行的磁谱实验。除了典型的带间磁光跃迁，我们清楚地观察到额外的过渡，涉及与短程杂质，如空位的扰动状态。发现它们的强度随着退火过程而降低，并且观察到随着时间的推移的部分自愈。通过使用类似δ势的扰动朗道能级的计算显示了理想石墨烯的劳道能级之间和相同能量处的电子态。计算得到的所有微扰态和未微扰态的吸收谱与实验符合得很好。
2014-10-16 cond-mat.mes-hall
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
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
Record Maximum Oscillation Frequency in C-face Epitaxial Graphene Transistors
最大振荡频率（fmax）量化了有用电路操作的实际上限。我们在这里报告的晶体管中使用外延石墨烯生长在SiC的C面的最大频率为70 GHz。这是对在现有高频晶体管研究中使用的Si面外延石墨烯的显著改进，例证了C面外延石墨烯的优越电子学潜力。使用高κ介电T栅极和自对准触点的精心晶体管设计进一步促成了破纪录的fmax。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Frictional characteristics of exfoliated and epitaxial graphene
为了确定石墨烯的摩擦系数，在环境条件下对剥离和外延石墨烯进行微尺度划痕测试。实验结果表明，单层，双层和三层石墨烯都产生约0.03的摩擦系数。原始石墨烯的摩擦系数小于经氧等离子体处理的无序石墨烯的摩擦系数。在具有不同层数的石墨烯上进行斜变力划痕测试，以确定探针穿透石墨烯所需的法向载荷。极低的摩擦系数和高的耐压性使石墨烯成为一种有前途的耐磨涂层材料。
2012-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant inelastic tunneling in epitaxial graphene mediated by localized states
用原子分辨扫描隧道显微镜和光谱研究了纳米尺度石墨烯片及其与SiC（0001）界面层的局域电子结构。石墨烯/SiC系统界面层的局域态对石墨烯的电子结构有重要影响。非弹性隧穿的巨大增强，达到总隧穿电流的50%，已被观察到在纳米尺寸的石墨烯单层缺陷包围的局域态。
2010-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Designs for programmable quantum resistance standards based on epitaxial graphene p-n junctions
我们报道了顶栅外延石墨烯pn结的制造和测量，其中剥离的六方氮化硼（h-BN）用作栅极电介质。在冯·克利青常数R_K下，对单结四端纵向电阻进行了量子化，其相对不确定度为10-7。在探索了众多的参数空间之后，我们总结了这些设备可以用作潜在电阻标准的条件。此外，我们还提供使用外部门控的可编程电阻标准设计，其数量级超过6个。
2022-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
