Initial stages of the graphite-SiC(0001) interface formation studied by photoelectron spectroscopy
用ARPES、高分辨XPS和LEED研究了6 H-SiC（0001）表面的石墨化随退火温度的变化。对于石墨化的初始阶段-6 root 3重建的表面-我们观察到石墨sp2键合碳的特征的σ带。π带通过与衬底的相互作用而被修改。C1 s芯能级光谱表明，该层由两种不等价的碳原子组成。在TA=1250-1300摄氏度下，在6 root 3表面顶部形成的下一层石墨（石墨烯）具有未扰动的电子结构。在较高温度下的退火导致多层石墨膜的形成。结果表明，石墨与SiC（0001）表面之间的界面的原子排列实际上是相同的6 root 3重建层。
2006-09-15 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
Amorphous interface layer in thin graphite films grown on the carbon face of SiC
横截面透射电子显微镜（TEM）是用来表征在界面处观察到的石墨和石墨烯薄膜生长通过C-面4 H-SiC的热分解的非晶层。非晶层不覆盖整个界面，但均匀的连续区域跨越几微米的横截面界面。环形暗场扫描透射电子显微镜（ADF-STEM）图像和电子能量损失谱（EELS）表明，非晶层是Si/C的富碳组合物。在氩气中，在1600°C的生长压力范围内生长的样品中清楚地观察到非晶层，但在1500°C下没有观察到，表明温度依赖性形成机制。
2011-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling microstructural damage for leakage current degradation in SiC Schottky diode after heavy ions irradiation under 200 V
该研究利用高分辨率TEM表征重离子辐照下SiC肖特基二极管的微观损伤，发现界面熔融导致非晶化和原子混合，从而引起漏电流永久增加，揭示了SELC机制。
2024-03-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Few layer graphene on SiC, pyrolitic graphite and graphene: a Raman scattering study
在三种不同的"石墨"材料上进行显微拉曼散射测量的结果：高度取向的热解石墨的微结构盘、从碳终止的4H-SiC表面热分解的石墨烯多层和剥离的石墨烯单层。尽管其多层特性，石墨化SiC衬底的表面的大部分显示出单组分、洛伦兹形状、双共振拉曼特征，与单个石墨烯单层的情况惊人相似。我们的观察表明SiC表面上的石墨层之间的电子耦合非常弱，因此可以认为其是具有简单（Dirac-like）能带结构的石墨烯多层。
2007-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
InSe Schottky diodes based on van der Waals contacts
二维半导体材料具有良好的电学性能和光与物质的强相互作用，是下一代电子学和光电子学的理想材料。为了制备具有最佳电学性能的器件，必须同时具有高质量的半导体晶体和理想的金属-半导体界面接触。由于范德瓦尔斯晶体的机械剥离，原子级薄的高质量单晶可以很容易地在实验室中获得。然而，传统的金属沉积技术可能引入化学无序和金属诱导的中间带隙状态，其诱导费米能级钉扎并且可能使金属-半导体界面劣化，导致性能差的器件。在这篇文章中，我们探讨了Au-InSe和石墨-InSe范德华接触的电接触特性，通过将机械剥离的InSe薄片堆叠到预图案化的Au或石墨电极上而无需光刻或金属沉积来获得。利用范德华接触获得的高质量的金属-半导体界面，可以制作出高质量的基于Au-InSe肖特基势垒的肖特基二极管。我们的实验观察表明，在石墨-InSe界面的接触势垒是可以忽略不计的，由于类似的电子亲和势的InSe和石墨，而Au-InSe界面是由一个大的肖特基势垒为主。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
4H-SiC Schottky diode radiation hardness assessment by IBIC microscopy
我们报告的离子束感生电荷（IBIC）表征的4 H-SiC肖特基势垒二极管（SBD）的研究结果，在修改的电荷收集效率（CCE）的分布引起的20 MeV的C离子辐照的能量密度范围从20到200离子/微米2。在原始二极管上进行的在SBD截面上具有4 MeV质子的横向IBIC显微术证明了作为所施加偏压的函数的耗尽层延伸的加宽，并且允许测量少数载流子扩散长度。用C离子辐照后，横向IBIC显示出显着的修改的CCE分布，随着破坏性C离子的注量增加的耗尽层的逐步收缩。一个简单的静电模型排除了收缩是由于注入的电荷和归因于静电景观的扰动辐射诱导的缺陷与正电荷状态。
2022-11-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Carrier transport in reverse-biased graphene/semiconductor Schottky junctions
反向偏置的石墨烯（Gr）/半导体肖特基二极管表现出更高的气体传感灵敏度。然而，跨结的载流子输运尚未完全理解。在这里，Gr/SiC，Gr/GaAs和Gr/Si肖特基结在反向偏压下的温度依赖的电流-电压测量进行了研究。随着反向偏压的增加，势垒高度的减少，观察到所有的结，这表明电场增强的电子发射。对反向电流的场依赖性的进一步分析表明，虽然Gr/SiC肖特基结中的载流子输运遵循Poole-Frenkel机制，但Gr/Si和Gr/GaAs结中的载流子输运偏离了Poole-Frankel机制和肖特基机制，特别是在低温和低场下。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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）。
2007-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Indium Oxide at the Epitaxial Graphene/SiC Interface: Synthesis, Structure, Properties, and Devices
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Paul-Drude-Institute for Solid State Electronics, Leibniz Institute within Forschungsverbund Berlin eV（柏林研究联合体莱布尼茨固体电子学保罗·德鲁德研究所）；Istanbul Technical University（伊斯坦布尔理工大学）；University of California Merced（加州大学默塞德分校）；McMaster University（麦克马斯特大学）
本研究通过外延石墨烯/SiC界面插层合成新型单层2D电介质InO₂，调控其厚度并解释单层优先形成机制，发现其带隙特性，验证其使EG/n-SiC结转变为高性能肖特基结，为2D电介质家族添新成员并展现器件应用潜力。
2025-11-10 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
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
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
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
Rectification at Graphene-Semiconductor Interfaces: Zero-Gap Semiconductor Based Diodes
使用电流-电压（I-V）和电容-电压（C-V）测量，我们报告了与在一个原子厚的零间隙半导体（石墨烯）和传统半导体的界面处形成肖特基势垒相关的不寻常的物理和有前途的技术应用。当化学气相沉积的石墨烯被转移到n型Si、GaAs、4 H-SiC和GAN半导体衬底上时，存在强烈的范德华吸引力，伴随着跨界面的电荷转移和整流（肖特基）势垒的形成。结合键极化理论的背景下的肖特基-莫特模型的热电子发射理论提供了一个令人惊讶的良好的描述的电性能。由于石墨烯的机械稳定性、其抗扩散性、其在高温下的鲁棒性以及其所展示的包含多个功能的能力，应用于诸如在正向偏压中由于石墨烯上存在吸收物而对肖特基势垒高度的变化具有指数灵敏度的传感器或肖特基势垒是其整体组件的模拟器件是有希望的。
2012-03-23 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
Synthesis and characterization of atomically-thin graphite films on a silicon carbide substrate
本文报道了石墨薄膜的合成和详细表征，通过热分解的6 H-SiC晶片的（0001）面，证明了单晶薄膜的成功生长到大约一个石墨烯层。生长和表征在超高真空（UHV）条件下进行。用低能电子衍射监测生长过程和样品质量，用芯能级x射线光电子能谱学测定样品厚度。高分辨率角分辨光电子能谱显示恒定的能量图模式，这是非常尖锐和充分的动量分辨，但分辨率不受限制。我们讨论了扫描电子显微镜数据，以及与以前的研究，这一观察的影响。
2006-10-02 cond-mat.mes-hall 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
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
2012-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Silicon carbide diodes for neutron detection
在过去的二十年里，我们帮助寻找一种能够检测裂变同位素发射的中子的He 3替代技术。这一需求源于核弹头筛查或防止放射性材料非法贩运等应用。半导体探测器是较强的竞争者之一，特别是那些基于碳化硅等宽带隙材料的探测器。我们回顾了SiC基中子探测器的工作原理，以及与材料性能，器件制造和测试相关的几个问题。本文总结了E-SiCure项目，共同资助的北约SPS计划内进行的实验和理论工作。在这些成就中，我们成功地开发了基于肖特基势垒的探测器，并确定了SiC有源区中的主要载流子寿命限制缺陷，这些缺陷要么已经存在于原始设备中，要么在暴露于辐射场时引入。描述了中子探测的物理过程。材料特性以及相关的外延生长和器件制造的问题得到解决。在生长的材料中存在的缺陷，以及由电离辐射引入的缺陷的报告。最后，我们描述了几个实验中进行的约瑟夫斯特凡研究所TRIGA马克II反应堆（卢布尔雅那，斯洛文尼亚），一组SiC为基础的中子探测器进行了测试，其中一些配备了热中子转换层。我们发现，尽管存在很大的改进空间，肖特基势垒二极管的基础上，最先进的4 H-SiC的气体为基础的和半导体探测器的灵敏度提供的差距正在缩小。
2020-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Morphological and electrical properties of Nickel based Ohmic contacts formed by laser annealing process on n-type 4H-SiC
本文研究了激光退火形成的SiC功率二极管镍基背面欧姆接触的形貌和电学性能。在重掺杂110 μ m4H-SiC基片机械研磨后的背面溅射了100 nm厚的Ni薄膜。然后，为了实现欧姆行为，用波长为310 nm、能量密度为4.7 J/cm 2和脉冲持续时间为160 ns的UV受激准分子激光照射金属膜。通过不同的技术手段分析样品的形态和结构特性。纳米尺度的导电原子力显微镜（C-AFM）的电分析允许相关的退火金属膜的形态与它们的局部电性能。研究了激光退火制备的接触的欧姆行为，并与标准快速热退火（RTA）工艺进行了比较。最后，将其集成到650V SiC肖特基二极管的制作中。
2019-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Landau Level optical Hall effect spectroscopy on two- and three-dimensional layered materials with graphene and graphite as examples
我们提出了一个全面的研究的能带结构的二维和三维六方层状材料，使用朗道能级光学霍尔效应光谱调查，采用石墨烯和石墨作为模型系统。我们研究了高取向热解石墨和C面6 \textit{H} -SiC上的多层石墨烯叠层的朗道能级间跃迁，使用来自反射型光学霍尔效应测量的数据，在样品温度为$T=1.5$ ~K和磁场高达$B=8$ ~T的中红外光谱范围内。我们描述了一个全面的介电极化率模型间朗道能级跃迁，它允许分析的光学霍尔效应数据。根据它们的磁场依赖性，我们确定了石墨中的H点和K点朗道能级间跃迁的集合，以及多层石墨烯堆叠的去耦石墨烯单层和耦合石墨烯双层、三层和四层的朗道能级间跃迁的集合。对于去耦石墨烯单层中的朗道能级间跃迁和石墨中的H点跃迁，我们观察到偏振模式保持行为，需要对相应的介电张量的对称磁光贡献。耦合石墨烯层中的朗道能级间跃迁以及石墨中的K点跃迁表现出偏振模式混合行为，需要对相应介电张量的反对称磁光贡献。从圆极化平均的朗道能级间跃迁能量和左右手圆极化朗道能级间跃迁的能量分裂，我们确定了二维和三维六方层状材料的Slonczewski-Weiss-McClure能带结构近似的模型参数，以石墨烯和石墨为例。
2017-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Degradiation of $β$-Ga$_2$O$_3$ Schottky barrier diode under swift heavy ion irradiation
研究了快重离子（2096 MeV Ta离子）辐照$β$ -Ga $_2$ O $_3$肖特基势垒二极管（SBD）器件的电学特性和微结构。结果表明，$β$ $_2$ O $_3$ SBD器件辐照后，器件的导通电压Von、导通电阻Ron、理想因子n和反向漏电流密度Jr均发生了可靠性下降。此外，漂移层的载流子浓度显著降低，并且计算的载流子去除率为5*106 - 1.3*107 cm-1。在整个$β$ O $_3$基质中目视观察到由快速重离子诱导的潜在径迹。此外，晶体结构的轨道是完全非晶化。Ta离子轰击引起的潜径迹是导致载流子迁移率和载流子浓度下降的原因。最终，这些缺陷导致器件的电特性劣化。通过比较载流子去除率，$β$ $_2$ O $_3$ SBD器件比SiC和GAN器件对快重离子辐照更敏感。
2021-03-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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。
2012-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Growth of Thin Oxidation-Resistive Crystalline Si Nanostructures on Graphene
我们报道了硅纳米结构的生长，无论是作为薄膜或纳米颗粒，在石墨烯衬底上。所示的Si纳米结构是单晶的，空气稳定和抗氧化性，所示的单晶Si拉曼模式在约520 cm-1，在环境条件下的有序表面结构的STM图像，和与石墨的肖特基结的观察。超薄硅区表现出类似硅的行为，包括在约550 cm-1处的拉曼模式，STM中的三角形晶格结构，其具有与石墨烯或较厚Si的晶格间距明显不同的晶格间距，以及比石墨高高达500倍的金属导电性。这项工作提出了一种自下而上的方法来形成硅纳米结构阵列上的大规模图案化的石墨烯基板制造纳米硅电子器件。
2018-03-30 cond-mat.mtrl-sci
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。
2014-02-28 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
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。
2011-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The role of graphitic filaments in resistive switching behaviour of amorphous silicon carbide thin films
报道了单复合靶磁控溅射法制备的非晶碳化硅（a-SiC）薄膜的电阻开关特性。开关性能作为薄膜厚度（50，100和300 nm）的函数，以及不同的顶部金属电极（铜，铂和银）与底部电极固定为金，进行了研究。的开关参数（形成电压，设置和复位电压和相应的电流）被发现是依赖于SiC膜的厚度，它被观察到，100 nm是最佳的耐久性的最佳厚度。金属电极与a-SiC薄膜之间的界面在实现开关性能方面起着更重要的作用。最佳器件的电阻关/开比为108，保持时间>104 s，耐久性为50次循环。横截面扫描电子显微镜提供的证据表明，开关的机制涉及碳纤维的形成和拉曼光谱表明，这些纤维是纳米晶石墨的性质。目前的工作清楚地表明，在开关周期过程中，SiC发生解离，从而形成纳米晶石墨丝。除了金属丝之外，这些有助于a-SiC基电阻式存储器器件中的切换。
2019-08-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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。
2004-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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。
2014-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Impact of stacking faults and domain boundaries on the electronic transport in cubic silicon carbide probed by conductive atomic force microscopy
尽管其对于能量高效功率转换的巨大承诺，但是硅上的立方碳化硅（3C-SiC）的电子质量目前受到异质外延材料中存在的各种扩展缺陷的限制。然而，不同的缺陷对电子运输的具体作用仍在争论之中。在这项工作中，在3C-SiC/Si上的肖特基接触的宏观和纳米尺度的表征进行，以阐明反相界（APB）和堆叠故障（SF）的影响，这些设备的正向和反向的电流-电压特性。通过导电原子力显微镜（CAFM）对3C-SiC的电流分布直接显示了APB作为反向偏置泄漏的主要缺陷的作用，而APB和SF都被示出在正向极化下作为优先电流路径工作。这两种缺陷之间的明显差异也证实了电子输运模拟的一个正面到背面接触的SF和APB。这些实验和模拟结果提供了不同类型的扩展缺陷对基于3C-SiC/Si的垂直或准垂直器件中的电输运所起的作用的图片，并且可以作为通过缺陷工程来改善材料质量的指导。
2020-01-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Theoretical study of conventional semiconductors as transducers to increase power and efficiency in betavoltaic batteries
该研究针对β伏特电池，依据背散射、带隙、辐射损伤等准则评估多种常规半导体，提出平面与三维结构中半导体和β放射性同位素的最佳匹配方案。
2023-08-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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。
2011-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene homogeneity and quantum Hall effect in millimeter-scale devices
在5.6 x 5.6 mm^2外延石墨烯器件中观察到量子化的磁输运，该器件在高温（1900 °C）下使用SiC（0001）的Si面上的高度约束升华生长。精确的量子化霍尔电阻Rxy = h/2e^2在T = 3.1 K和9 T时保持在临界电流Ixx = 0.72 mA的最高记录水平，拉曼显微镜显示出低而均匀的应变。在第二个器件中，吸附诱导的分子掺杂降低了载流子浓度，接近狄拉克点（n ~ 1 E10（1/cm^2）），在10 mm^2的面积上测得迁移率为43700 cm^2/Vs。原子力，共聚焦光学，和拉曼显微镜被用来表征大规模的设备，并揭示了改进的SiC平台形貌和石墨烯层的结构。我们的研究结果表明，通过面石墨加工生产的外延石墨烯的结构均匀性有助于毫米级的输运均匀性，并将证明对科学和商业应用有用。
2016-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-layer Graphene Nearly 100% Covering an Entire Substrate
石墨烯最近吸引了学术界和工业界的极大兴趣，因为它独特的电子和光学性质[1，2]，以及它的化学，热和机械性能。石墨烯的优异特性使这种材料成为各种应用中最有前途的候选材料之一，例如超快电子电路[1]和光电探测器[2]，清洁和可再生能源[3]以及快速单分子DNA测序[4，5]。石墨烯系统的电子性质在很大程度上依赖于石墨烯层的数量[6]以及对与底层衬底耦合的影响。石墨烯可以通过石墨的机械剥离、溶液方法[7，8]、SiC的热分解[9，10]和催化金属上的化学气相沉积/偏析[11-17]来生产。尽管在石墨烯合成方面取得了重大进展，但对薄膜厚度进行精细控制的生产仍然是一个相当大的挑战。在这里，我们报告了在Ni（111）表面上合成覆盖率接近100%的单层石墨烯，其中碳原子从高度取向的热解石墨（HOPG）衬底扩散。我们的研究结果表明，如何精细控制的厚度和结构，可以通过优化的平衡过程的碳扩散从HOPG，从Ni偏析，和碳扩散在Ni表面。我们的方法代表了可扩展合成具有高结构质量和精细控制厚度的石墨烯薄膜以及实现石墨烯独特性能的重要一步。
2010-06-25 cond-mat.mtrl-sci
