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
Surface and interface structure of quasi-free standing graphene on SiC
我们对4 H-SiC（1000）上氢插层石墨烯的表面和界面结构进行了局部纳米尺度的研究。特别是，我们表明，插入的界面层的结果在形成准独立的一层石墨烯（QFS 1 LG）的载流子类型从n型到p型的变化，伴随着超过四倍的载流子迁移率增加。表面增强拉曼散射（SERS）显示了Si-H伸缩模的增强拉曼信号，这是成功插层的直接证据。此外，对于准独立式双层石墨烯（QFS 2LG），D、D+D'以及C-H峰的出现表明氢也渗透到石墨烯层之间以局部形成降低迁移率的C-H sp3缺陷。因此，SERS提供了一种快速可靠的技术来研究石墨烯的界面结构，这是其他传统方法通常无法实现的。我们的研究结果进一步证实了开尔文探针力显微镜和X射线光电子能谱学。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Structural characterization of as-grown and quasi-free standing graphene layers on SiC
我们报告了通过CVD在4 H-SiC（0001）上生长的两种类型的高质量外延石墨烯层的比较结构表征。所研究的层是在缓冲层顶部的单层石墨烯和通过在缓冲层下方嵌入氢而获得的准独立石墨烯。我们通过不同的互补原位和异位表面技术来确定这两层的形态和结构。我们发现在两个样品中都存在大岛，但具有不同的尺寸分布。进行光电子发射电子显微镜（PEEM）测量以获得关于不同区域的化学环境的信息。研究表明，单层石墨烯占主导地位，在大多数的表面梯田，而双层和三层石墨烯的存在下，观察到的步骤，条纹沿步骤和岛屿。
2019-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent Seebeck effect and huge growth of thermoelectric parameters at band edges in H- and F-doped graphene, free-standing and deposited on 4H-SiC(0001) C-face
半掺杂H或F的石墨烯在未掺杂的C位具有局部磁化。因此，塞贝克系数对于每个自旋通道是不同的，并且其符号也根据自旋极化而改变。在C面4 H-SiC（0001）上沉积具有两个缓冲层的掺杂石墨烯显著改变了电子和热电性质。这些性质是有效地计算从半经典玻尔兹曼方程，使用最大局域化的Wannier函数插值的能带结构得到的密度泛函理论。我们的研究结果表明，大的增长的热电势和ZT效率在带边。我们在模型讨论中表明，这种现象更普遍，也适用于石墨烯以外的其他系统。展望了工作在带边区的新型自旋电子器件的发展前景。
2014-08-23 cond-mat.mtrl-sci
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
Van der Waals heteroepitaxy of air stable quasi-free standing silicene layers on CVD epitaxial graphene/6H-SiC
石墨烯由具有原子级平坦的无悬挂键表面的惰性热稳定材料组成，本质上是用于二维材料如硅烯的范德华异质外延的理想模板层。然而，取决于合成方法和生长参数，石墨烯（Gr）衬底可以在单个样品上表现出各种表面结构、厚度、缺陷和台阶高度。这些结构显著地影响外延层的生长模式，例如将逐层生长转变为缺陷辅助成核促进的Volmer-Weber生长。本文采用原子力显微镜（AFM）、扫描隧道显微镜（STM）、X射线光电子能谱学（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱（Raman）研究了在6 H-SiC（0001）衬底上化学气相沉积外延Gr（1 ML Gr/1 ML Gr缓冲层）上硅的生长。它示出，全尺寸几乎无缺陷的1 ML Gr与单一表面结构和分子束外延（MBE）沉积硅的超清洁条件的完美控制代表确保外延石墨烯上的扩展硅烯片的生长的关键先决条件。
2022-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-free-standing AA-stacked bilayer graphene induced by calcium intercalation of the graphene-silicon carbide interface
本研究结合低能电子衍射、ARPES与DFT，证明钙在石墨烯-SiC界面插层并完全取代氢终止层，诱导高n型掺杂及AB到AA堆叠的自发转变。
2023-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the nature of defects in quasi free standing mono-layer graphene on SiC(0001) by means of Density Functional Theory
通过从富Si SiC（0001）面选择性Si蒸发和H嵌入在SiC上生长的准独立单层石墨烯（QFMLG）在STM和AFM分析中显示出不规则性，表现为局部特征，我们先前将其识别为H层覆盖中的空位[Y Murata等人，Nano Res，出版中，DOI：10.1007/s12274-017-1697-x]。然而，这些特征的大小、形状、亮度、位置和浓度是可变的，这取决于氢化条件。为了阐明这些功能的性质，在这项工作中，我们进行了系统的密度泛函理论研究QFMLG的结构和电子性质的缺陷，在H覆盖安排在不同的配置，包括多达13个空缺的H原子，并表明这些产生本地化的电子态与特定的电子结构。基于模拟和测量的STM图像的比较，我们能够关联不同的空缺的大尺寸（7-13缺失H）的不同观察到的功能。的存在下，大的空缺是在协议的趋势，单H空位聚集，这里所证明的DFT结果。这给氢化过程提供了一些线索。我们的工作揭示了QFMLG中H覆盖缺陷的结构多样性，并为解释STM图像中的多样性提供了可操作的方法。这些空位产生的局域态的能量是可调的，通过它们的大小和形状，这表明在纳米和光电子学的应用。
2017-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Approaching ideal graphene: The structure of hydrogen-intercalated graphene on 6H-SiC(0001)
采用正入射X射线驻波技术测量了氢嵌入的准自由单层石墨烯在6 H碳化硅（0001）面上的吸附高度。基于范德华校正的交换相关泛函，对全（$6 \sqrt{3} \times 6 \sqrt{3}$）-R30 $^\circ$晶胞的密度泛函计算发现与实验非常一致的纯物理吸附高度、石墨烯层的非常低的屈曲、界面处的非常均匀的电子密度以及石墨烯在任何衬底上的最低已知的每原子吸附能。与其他石墨烯的结构比较表明，6 H-SiC（0001）上的氢插层石墨烯接近理想石墨烯。
2014-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Solving the Phase Problem of Diffraction: X-ray Standing Waves Imaging on Bismuthene/SiC(0001)
针对衍射方法固有的相位恢复难题，本研究采用正入射X射线驻波（NIXSW）技术，解析了SiC衬底上铋烯形成的关键结构变化，明确了氢化诱导的Bi吸附位点改变是其特征能带形成的核心原因。
2025-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Doping of epitaxial graphene on SiC intercalated with hydrogen and its magneto-oscillations
我们研究了由氢嵌入产生的准自由单层石墨烯与表面受体态之间的电荷转移。我们考虑了两种受主态密度模型来解释石墨烯中观察到的高空穴密度，并发现了对栅极电压的密度响应。通过研究载流子密度的磁振荡，我们提供了一种实验方法来确定相关的模型。
2011-07-24 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
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
Ab initio Study of Graphene on SiC
采用密度泛函计算，我们研究了单，双石墨烯层的Si和C-终止的1x 1 - 6 H-SiC表面。我们表明，与早期的假设相反，第一碳层是共价键合到基板上，不能负责实验观察到的石墨烯型电子光谱。独立式石墨烯的特征光谱与第二碳层一起出现，其表现出与底层结构的弱范德华键合。对于Si终止的衬底，界面是金属的，而在C面上，对于单个或双石墨烯覆盖，界面分别是半导体或半金属的。
2007-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon coupling in quasi free-standing graphene
准自支撑单层石墨烯可以通过在外延石墨烯和衬底晶体之间插入如氧或氢的物质来产生。如果石墨烯确实与衬底解耦，则可以预期观察到类似的电子色散和多体效应，而与用于实现解耦的衬底和材料无关。在这里，我们研究了两种不同类型的准独立单层石墨烯的电子-声子耦合：通过氢嵌入从SiC去耦和通过氧嵌入从Ir去耦。这两个系统显示出类似的整体行为的自能和弱重整化附近的费米能量的带。电子-声子耦合被发现是足够弱的耦合常数λ的精确测定通过重整化困难。两个系统的λ估计值均为0.05（3）。
2012-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Confinement Epitaxy of Large-Area Two-Dimensional Sn at the Graphene/SiC Interface
Chemnitz University of Technology（开姆尼茨工业大学）；Research Center for Materials, Architectures and Integration of Nanomembranes (MAIN)（纳米膜材料、架构与集成研究中心）
通过二维锡插层在石墨烯/碳化硅界面实现大面积准自由站立单层石墨烯，揭示扩散驱动机制并提供应变工程新自由度。
2026-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The structure and evolution of semiconducting buffer graphene grown on SiC(0001)
使用高度控制的石墨烯在SiC（0001）上的覆盖率，我们研究了在SiC界面上生长的第一石墨烯层的结构。这一层被称为缓冲层，是半导体的。利用X射线反射率和X射线驻波分析，我们对有无单层石墨烯层的缓冲层结构进行了比较研究，结果表明，在SiC界面处，不超过26%的缓冲碳与Si共价键合。我们还表明，顶部的SiC双层是Si耗尽，是可能的原因，在这个系统中先前观察到的inflation。当单层石墨烯层在缓冲层上方形成时，缓冲层变得不那么波纹化，具有与SiC界面的键合几何形状变化的迹象。同时，整个SiC界面变得更加无序，这可能是由于与更高的生长温度相关的熵。
2017-07-07 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
Hydrogen-mediated CVD epitaxy of Graphene on SiC: growth mechanism and atomic configuration
尽管大量文献集中于通过化学气相沉积（CVD）在6 H-SiC（0001）上生长石墨烯（Gr），但一些重要问题尚未解决，并且Gr的全晶片规模外延仍然具有挑战性，阻碍了微电子学中的应用。通过这项研究，我们阐明了产生两种不同类型的Gr域共存的通用机制，其比例可以通过调节H2流速来仔细控制。对于第一次，我们表明，Gr的生长使用CVD下H2/Ar流量进行两个阶段。首先，氢上的独立外延石墨烯（H-Gr）的成核发生，然后H原子最终从台阶边缘或缺陷解吸。当H2流量低于临界值时，这导致在6 H-SiC（0001）上形成（6 × 6）Gr畴。H-解吸的前沿与H2的还原成比例地进行。使用一个强大的和通用的X射线光电子能谱学（XPS）分析，我们现实地量化的H-Gr和（6 × 6）Gr域的Gr膜在任何实验条件下合成的比例。扫描隧道显微镜支持XPS测量。从这些结果我们可以推断，H-辅助CVD生长Gr这里开发的是一个独特的方法来生长完全独立的H-Gr相反的方法，包括H-嵌入下面的外延Gr的缓冲层。这些结果是至关重要的Gr/SiC（0001）在纳米电子学中的未来应用，提供了基础的使用Gr作为范德瓦尔斯同质和异质外延的最佳模板层。
2021-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous polarization induced doping in quasi-free standing epitaxial graphene on silicon carbide from density functional theory
通过密度泛函理论（DFT）计算，我们定量地估计了SiC（0001）衬底的自发极化（SP）对通过H嵌入与SiC解耦的准独立石墨烯（QFG）电子性质的影响.为了在标准DFT板计算中正确地包括SP（其是体性质）对表面限制性质（诸如石墨烯的掺杂）的影响，我们在板的C端接的底部处附接双金层，其引入金属诱导的间隙状态，该间隙状态将化学势固定在间隙内。此外，扩大板底部的层间距离产生了局部偶极矩，其抵消了由板的极性特性引起的偶极矩，并允许将立方SiC（111）的石墨烯的狄拉克点（DP）的位置与化学势对准。因此，在相同的平板模型下获得的其他多型体的DP位移成为SP诱导的掺杂的几乎直接测量。我们的研究结果证实了最近的建议，SP诱导实验观察到的p型掺杂的石墨烯层，可以实现高达几百meV的DP位移（或等效地，$\sim 10^{13} e$ /cm $^2$）为特定的多型体。发现掺杂随着多型体的六边形和其厚度而增加。对于板thickenses考虑（6-12 SiC双层）一个充足的，几乎连续的，范围内的掺杂值可以通过调整堆叠缺陷的数量和它们的位置相对于表面。接下来通过执行大规模DFT计算来概括板模型，其中自掺杂经由点缺陷（空位加上H原子）被包括在QFG中，从而允许估计p掺杂的两个源（SP-与缺陷诱导的）之间的相互作用，这被证明基本上是加性的。
2015-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Li-intercalated Graphene on SiC(0001): an STM study
利用扫描隧道显微镜（STM）和低能电子衍射（LEED）对锂（Li）对碳化硅（SiC）上石墨烯的影响进行了系统的研究。我们研究了锂沉积在外延单层石墨烯和缓冲层表面上的Si面的SiC。在室温下，Li立即插入SiC衬底和缓冲层之间的界面，并将缓冲层转变为准自立式石墨烯。这一结论得到了LEED和STM证据的证实。我们表明，通过SiC台阶网站或石墨烯缺陷发生插层。我们得到了一个很好的定量之间的协议的数量的Li原子沉积和可用的Si键的SiC晶体的表面上的数量。通过STM分析，我们能够确定在SiC衬底和缓冲层之间的界面处由Li嵌入引起的层间距离。
2017-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertical structure of Sb-intercalated quasifreestanding graphene on SiC(0001)
利用正入射X射线驻波技术和低能电子显微镜研究了在$\left(6\sqrt{3}\times6\sqrt{3}\right)R30^\circ$重构石墨化6 H-SiC（0001）表面嵌入锑得到的准独立单层石墨烯（QFMLG）的结构，也称为零层石墨烯。我们发现，Sb的嵌入使QFMLG从衬底上很好地分离。从QFMLG到Sb层的距离几乎等于C和Sb的预期范德华键合距离。Sb插层本身是单原子的，平坦的，并且位于更靠近衬底的位置，几乎是共价Sb-Si键长的距离。所有数据与位于SiC块体的最上面的Si原子的顶部上的Sb一致。
2022-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Intercalant-induced Kekule ordering and gap opening in quasi-free-standing graphene
Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Würzburg（维尔茨堡大学理论物理与天体物理研究所）；Institute of Theoretical Physics, University of Hamburg（汉堡大学理论物理研究所）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）
Sn插入通过解耦缓冲层并引入局部晶格畸变，诱导石墨烯中凯克勒有序和能隙打开，揭示了插入剂均匀性和应变对石墨烯性质的调控作用。
2025-12-23 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
Correlation between morphology and transport properties of quasi-free-standing monolayer graphene
研究了不同温度下氢嵌入形成的准自支撑单层石墨烯（QFMLG）的形貌，并讨论了其与输运性质的关系。通过扫描隧道显微镜在600 ° C和800°C下形成的QFMLG上观察到石墨烯-衬底界面处不完全氢嵌入对应的特征。它们作为带电杂质有助于载流子散射。在1000°C时，SiC衬底中出现空洞和石墨烯的褶皱，使载流子迁移率显著降低。
2014-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surfactant-Mediated Epitaxial Growth of Single-Layer Graphene in an Unconventional Orientation on SiC
我们报告了在SiC（0001）上外延石墨烯的过程中使用表面活性剂分子，其导致在非常规取向上的生长，即相对于SiC晶格的$R0^\circ$旋转。它在晶片级上产生相对于衬底具有均匀取向的非常高质量的单层石墨烯。我们发现一个增加的质量和同质性相比，基于使用的预定向模板，以诱导非常规的方向的方法。使用斑点轮廓分析低能电子衍射、角分辨光电子能谱学和垂直入射X射线驻波技术，我们评估石墨烯层的结晶质量和覆盖率。结合下面常规取向的共价结合石墨烯层的存在，我们的表面活性剂介导的生长提供了一个理想的平台，通过插层制备外延扭曲双层石墨烯。
2020-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Dirac Fermion in Strongly-Bound Graphene Systems
非常希望将石墨烯集成到现有的半导体技术中，其中组合的系统是热稳定的，但在费米能级处保持狄拉克锥。第一性原理计算表明，某种过渡金属（TM）插层石墨烯/SiC（0001），如强结合石墨烯/插层Mn/SiC，可能是这样一个体系。与自支撑石墨烯不同，石墨烯与Mn/SiC之间的杂化导致形成主要具有TM d特征的色散狄拉克锥。相应的狄拉克光谱仍然是各向同性的，并且对于大至0.6V的偏压，输运行为与自支撑石墨烯几乎相同，除了费米速度是石墨烯的一半。一个简单的模型哈密顿量被开发来定性地解释狄拉克锥从色散系统（例如，石墨烯）到最初的非分散体系（例如，TM）。
2012-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Coupling Controls Molecular Epitaxy of HMTP on Graphene/SiC
Masaryk University（马萨里克大学）；Brno University of Technology（布尔诺理工大学）；Charles University（查理大学）；Institute of Physical Engineering, Brno University of Technology（布尔诺理工大学物理工程学院）
研究通过氢互穿解耦缓冲层，实现石墨烯/碳化硅上HMTP的有序外延生长，揭示了界面耦合对分子结晶性控制的关键作用。
2026-01-29 cond-mat.mtrl-sci
The effect of the buffer layer coupling on the lattice parameter of epitaxial graphene on SiC(0001)
掠入射X射线衍射（GID）被用于探测SiC（0001）上原子级薄碳层的结构：具有$6(\sqrt{3}\times\sqrt{3})$ R30 $^\circ$周期性的所谓缓冲层（BL）、在BL顶部的单层石墨烯（MLG）和双层石墨烯（BLG）。通过拉曼光谱补充GID分析。用GID高精度地测量了各层的晶格参数。结果表明，界面BL是MLG中应变的主要来源，它通过插层促进BL与衬底的脱耦，使BL转变为石墨烯，从而导致MLG的弛豫和准独立BLG的形成.
2014-06-24 cond-mat.mtrl-sci
The Origin of Doping in Quasi-Free Standing Graphene on Silicon Carbide
我们解释了强大的p型掺杂观察准独立的石墨烯六方碳化硅衬底的自发极化。这种机制是基于SiC的体属性，不可避免的任何六边形多型体的材料和独立的界面形成的任何细节。我们表明，极化的符号和幅度与石墨烯层中观察到的掺杂水平完全一致。有了这种机制，基于假设的受体型缺陷的模型，因为他们讨论到目前为止是过时的。外延石墨烯的n型掺杂通常通过与缓冲层及其与衬底的界面相关联的施主样状态来解释，其过度补偿极化掺杂。
2011-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Phase-dependent electronic structure of two-dimensional Ag layers at the graphene/SiC interface
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Dimensional Crystal Consortium, The Pennsylvania State University（二维晶体联盟，宾夕法尼亚州立大学）；Center for Atomically Thin Multifunctional Coatings, The Pennsylvania State University（原子级薄多功能涂层中心，宾夕法尼亚州立大学）
通过原位超高真空制备方法获得石墨烯/SiC界面第二种插层银相Ag(2)，并利用低能电子衍射、角分辨光电子能谱和密度泛函理论计算揭示其与Ag(1)不同的结构、能带色散及对石墨烯电子性质的调控。
2026-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Intercalated structures formed by platinum on epitaxial graphene on SiC(0001)
本研究通过实验揭示了Pt在SiC(0001)上外延石墨烯中的插层机制，发现缓冲层区域促进插层，形成单层或双层Pt插层结构，并产生准自由站立石墨烯的电荷中性π带，为相关应用提供见解。
2025-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the relationship between spontaneous polarization and p-type doping in quasi-freestanding graphene on H-passivated SiC surfaces
通过在SiC表面和石墨烯之间插入氢层而获得的准自立式石墨烯（QFG）被认为是用于开发基于石墨烯的技术的优秀候选者。此外，最近提出的直接等效的$p$型掺杂通常发现这些系统和自发极化（SP）相关联的特定SiC多型体之间，打开的可能性调谐的狄拉克锥中的载流子的数量，而不需要外部栅极电压。然而，缺乏可以在原子尺度上确认SP的效果的第一性原理计算，这主要是由于难以将诸如SP的本体性质与表面限制的石墨烯掺杂相结合。在这里，我们开发了一种基于标准的密度泛函理论（DFT）板计算的方法，以量化的SP上的QFG掺杂水平的影响。首先，我们提出了一个准确的计划来估计SP利用板的偶极矩与其厚度的依赖关系。接下来，并且为了规避与极性板几何形状相关联的DFT缺点，在板的C端接的底部处附接双金层，其引入金属诱导的间隙状态，该间隙状态钉扎间隙内的化学势，从而允许不同多型体之间的QFG掺杂的有意义的比较。此外，通过调整Au-Au层间距，可以消除板状偶极子。我们的研究结果证实，SP确实诱导了大量的p型掺杂的狄拉克锥，这可以是高达几百毫电子伏取决于六角形的多型体。掺杂随板厚度的演变揭示了需要几十个SiC双层来有效地去除去极化场并恢复宏观状态，由此石墨烯掺杂应等于SP。
2015-01-20 cond-mat.mtrl-sci
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
Large-Size Free-Standing Single-crystal b-Ga2O3 Membranes Fabricated by Hydrogen Implantation and Lift-Off
在本文中，我们已经展示了大尺寸的独立的单晶b-Ga_2 O_3纳米材料的氢注入和剥离过程中直接从MOCVD生长的b-Ga_2 O_3外延膜上的天然衬底。利用蒙特卡罗模拟对最佳注入条件进行了模拟，以获得在所需深度处具有窄离子分布的高氢浓度。使用两个具有不同取向（[100]和[001]）的生长b-Ga 2 O 3样品，并成功地产生1.2 μ m厚的b-Ga 2 O 3 NM，而没有任何物理损坏。然后将这些b-Ga 2 O3纳米材料转印到刚性和柔性衬底上，例如SiC衬底和聚酰亚胺衬底。进行各种材料表征以研究剥离之前和之后的晶体质量、表面形态、光学性质、机械性质和带隙，并揭示保持了良好的材料质量。这一结果提供了几个好处，因为b-Ga 2 O3纳米材料的厚度、掺杂和尺寸可以完全控制。此外，更先进的基于b-Ga 2 O3的NM结构，例如（AlxGa 1-x）2 O3/Ga 2 O3异质结构NM可以直接从其体外延衬底产生，因此该结果为实现可以构建在各种衬底和平台上的高性能基于b-Ga 2 O3 NM的电子学和光电子学提供了可行的路线。
2021-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin and angular resolved photoemission experiments on epitaxial graphene
我们最近报道的SiC（0001）上外延石墨烯单层的自旋和角分辨光电发射（SARPES）结果表明存在大的Rashba型自旋分裂Δk=（0.030+-0.005 1/A [1]。虽然这个值是数量级大于理论预测，它可以与传统的自旋集成高分辨率角分辨光电子能谱（ARPES）数据中发现的线宽不一致。在这里，我们提出了对SiC（0001）上的氢嵌入准独立石墨烯单层的新测量，其揭示了自旋极化信号，当根据Rashba-Bychkov效应[2，3]解释时，该信号对应于Δk=（0.024+-0.005 1/A）的自旋分裂。这种分裂明显大于自旋积分高分辨率ARPES测量的半峰半宽，这强烈表明所测量的偏振信号并非源自石墨烯π带的Rashba型自旋分裂，如我们在之前的报告[1]中所建议的。
2011-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Tuning epitaxial graphene sensitivity to water by hydrogen intercalation
通过在受控环境中测量范德堡几何中的磁输运和局域功函数，研究了湿度对准自由单层石墨烯（QFS 1 LG）电子性质的影响. QFS 1 LG是通过界面层的氢嵌入在4 H-SiC（0001）上得到的。在该系统中，与所生长的外延石墨烯相比，载流子浓度对相对湿度的变化的灵敏度增加了两倍。这种对水的增强的敏感性归因于QFS 1 LG的疏水性降低，这是由于4 H-SiC（0001）的自发极化强烈影响石墨烯。此外，QFS 1 LG系统的优异载流子迁移率即使在最高湿度下也能保持。从开尔文探针力显微镜构建的功函数图也揭示了更高的灵敏度，水为1 LG相比，2LG在QFS 1 LG和生长系统。这些结果指出了QFS 1 LG的新应用领域，即，作为湿度传感器，以及在基于石墨烯的传感器和设备的校准中对计量学的相应需求。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Strong electrostatic control of excitonic features in MoS$_2$ by a free-standing ultrahigh-$κ$ ferroelectric perovskite
该研究利用独立式BTO铁电层在室温下实现单层MoS$_2$激子与三激子发射的低功耗、可调及非易失静电控制。
2024-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Covalent functionalization by cycloaddition reactions of pristine, defect-free graphene
基于低温扫描隧道显微镜的研究，我们提出了一个直接可视化的环加成反应进行一些特定的氟化马来酰亚胺分子沉积在石墨烯上。这些研究表明，即使在没有预先存在的缺陷的情况下，环加成反应也可以在石墨烯的基面上进行。在将分子共价接枝到石墨烯上的过程中，碳原子的sp2共轭被打破，并产生局部sp3键。接枝分子扰动石墨烯晶格，产生驻波图案与各向异性，这是由于（1，2）环加成，如通过T-矩阵近似计算所揭示的。DFT计算表明，虽然（1，4）和（1，2）环加成都是可能的独立石墨烯，只有（1，2）环加成可以获得SiC（0001）上的石墨烯。全球平均光谱技术，XPS和ARPES，被用来确定由反应引起的样品的元素组成的修改，表明在石墨烯中的电子间隙的开放。
2016-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of gold cluster intercalation in graphene: stationary waves and modified QPI features
Université Paris Saclay, CNRS, CEA, Institut de Physique Théorique（巴黎萨克雷大学）；Institut de Sciences des Matériaux de Mulhouse, CNRS-UMR 7361 Université de Haute Alsace（米卢斯材料科学研究所）；Université Paris Saclay, CNRS, Laboratoire de Physique des Solides（巴黎萨克雷大学）
该研究解释了SiC上外延石墨烯的金插层产生的驻波和M点附近QPI特征，通过T矩阵处理的环形散射体模型，其结果与FT-STS测量及实空间驻波、局域态密度对比度的实验观察一致。
2026-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Van Hove singularity extension and Fermi velocity increase in epitaxial graphene functionalized by gold clusters intercalation
在缓冲层和SiC（0001）上的外延石墨烯的石墨烯单层之间的金嵌入导致簇的准独立小聚集体的形成。角分辨光电子能谱测量表明，这些簇保留了石墨烯准粒子的线性分散，并令人惊讶地增加了它们的费米速度。它们还通过没有电荷转移的强延伸强烈地修改了范霍夫奇点（VH）周围的石墨烯的能带结构。这一结果提供了一个新的洞察的作用，嵌入剂在重整化的裸电子能带结构的石墨烯通常观察到的石墨和石墨烯层间化合物。
2012-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Ultrafast Hot-Carrier cooling in Quasi Freestanding Bilayer Graphene with Hydrogen Intercalated Atoms
利用飞秒太赫兹光泵浦探测光谱研究了准自由支撑双层外延石墨烯中热载流子的冷却动力学。我们观察到较长的衰减时间常数，在2.6至6.4 ps的范围内，与以前的研究相比，单层石墨烯，这增加非线性与激发强度。增加的弛豫时间是由于在氢嵌入之后石墨烯层与SiC衬底的解耦，这增加了石墨烯与衬底之间的距离。此外，我们的测量没有表明超碰撞机制与热载流子的冷却过程有关，这最终是通过电子光学声子散射实现的。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Penetration of alkali atoms throughout graphene membrane: theoretical modeling
报道了不同碱金属原子（Li，Na，Rb，Cs）在碳化硅衬底上生长的石墨烯膜中渗透的理论研究，并与最近的实验结果进行了比较。第一性原理模拟的结果表明，相当低的（约0.8 eV）的能量势垒的形成所需的临时缺陷的碳层中的Li的渗透在高浓度的吸附原子，较高的（约2 eV）的障碍为Na，和障碍以上4 eV的Rb和Cs。实验证明了锂原子在室温下从石墨烯表面迁移到缓冲层和SiC衬底，钠在100°C下迁移，以及石墨烯膜对Rb和Cs的不可穿透性。还讨论了碱金属离子渗透的外延和独立石墨烯之间的差异。
2011-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Evidence for Interlayer Electronic Coupling in Multilayer Epitaxial Graphene from Polarization Dependent Coherently Controlled Photocurrent Generation
迄今为止，大多数在C面SiC上的多层外延石墨烯的实验研究表明，由于旋转堆叠，不同层的电子态是解耦的。我们测量了外延石墨烯中的三阶非线性张量，作为探测层间电子耦合的一种新方法，通过研究相干控制光电流的太赫兹发射作为光泵和太赫兹光束偏振的函数。我们发现，预期从完美的非耦合层，即一个单一的石墨烯片的相干控制太赫兹发射的偏振依赖性，没有观察到。我们假设，所观察到的角度依赖性来自层之间的弱耦合;角度依赖性的模型计算将多层结构作为具有可变层间耦合的独立双层的堆叠来处理，定性地再现了偏振依赖性，为耦合提供了证据。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Liquid metal intercalation of epitaxial graphene: large-area gallenene layer fabrication through gallium self-propagation at ambient conditions
本文提出一种在环境条件下通过液态镓插层外延石墨烯制备大面积gallenene薄膜的方法，揭示了镓自蔓延机制及异质结构相互作用，为晶圆级二维材料的可控制备提供了新途径。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards Topological Quasi-Freestanding Stanene via Substrate Engineering
为了寻找新一代的自旋电子学硬件，室温量子自旋霍尔效应（QSHE）的候选材料已成为当代研究的热点。受石墨烯中QSHE的原始提议的启发，已经合成了几种异质结构，目的是为了通过增加自旋-轨道耦合来促进QSHE体带隙的较重IV族元素的六边形单层。然而，到目前为止，单层/基板耦合，这可以体现在应变，变形和杂交，已被证明是有害的所期望的QSHE条件的单层。具体集中在锡烯，锡类似物的石墨烯，我们研究如何插入缓冲层介导之间的单层和基板，以优化QSHE设置。从一个详细的密度泛函理论研究，我们突出了这样的缓冲层诱导的主要机制，以完成准自由站立的锡烯在其QSHE阶段。我们补充我们的理论预测，提出了第一个真正的尝试，生长在SiC（0001）上的锡烯可以沉积的缓冲层。
2018-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modification of the magnetic and electronic properties of the graphene-Ni(111) interface via halogens intercalation
通过不同物种的插入使石墨烯与金属和半导体衬底电子解耦是石墨烯研究中广泛使用的方法之一。本文采用最新的密度泛函理论方法研究了卤原子（X = F，Cl，Br）嵌入石墨烯对铁磁Ni（111）层的电磁性质的影响.发现在所有gr/X/Ni（111）插层系统中，石墨烯层与铁磁衬底完全电子解耦;然而，可以实现不同种类（电子或空穴）和水平的掺杂。尽管卤素嵌入后石墨烯中C原子的磁矩非常小，但线性分散的石墨烯$π$带的自旋分裂高达$35$ meV，这为石墨烯-铁磁体界面的形成提供了新的思路，在该界面上可以形成自旋极化的自支撑石墨烯层，并有望在电子学和自旋电子学中得到应用.
2021-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Terahertz Conductivity and Ultrafast Dynamics of Terahertz Plasmons in Periodic Arrays of Epitaxial Graphene Nanoribbons
本文利用太赫兹光谱和扫描近场显微镜，研究了外延石墨烯纳米带中太赫兹等离子体的超快动力学，揭示了光激发后载流子温度在约7 ps内从超过5000 K降至晶格温度、迁移率基本不变，并发现缺陷势垒和边缘散射对载流子输运的影响。
2024-06-24 cond-mat.mtrl-sci
