Fractional quantum Hall effect in CVD-grown graphene
我们显示了分数量子霍尔态的出现在干转移化学气相沉积（CVD）衍生的石墨烯组装成异质结构的磁场从低于3 T到35 T。有效的复合费米子填充因子高达$ν^* = 4$是可见的，更高阶的复合费米子态（带有四个通量量子）开始出现在最高的领域。我们的研究结果表明，CVD生长的石墨烯的量子迁移率与剥离的石墨烯的量子迁移率相当，更具体地说，$p/3$分数量子霍尔态具有高达30 K的能隙，与基于剥离的石墨烯的其他硅门控器件中观察到的能隙相当。
2020-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Method for Transferring High-Mobility CVD-Grown Graphene with Perfluoropolymers
使用无定形聚合物通过化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯的转移代表了用于石墨烯基电子器件制造的广泛实施的方法。然而，最常用的聚合物聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）会在石墨烯上留下残留物，从而限制了移动性。在这里，我们报告了一种石墨烯转移和图案化的方法，该方法采用全氟聚合物-Hyronium-作为转移手柄，并保护石墨烯免受光刻胶或其他聚合物的污染。以这种方式转移到LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$异质结构上的CVD生长的石墨烯在原子上是干净的，在2 K下在狄拉克点附近具有高迁移率（~ 30，000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$）和清晰的量化霍尔和磁阻。局部控制的LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面金属-绝缘体过渡-通过石墨烯-保留与此转移方法。全氟聚合物（诸如Hyplane）与CVD生长的石墨烯和其他2D材料的使用可以容易地与其他聚合物或光致抗蚀剂一起实施。
2016-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-frequency noise as a probe of microscopic disorder in CVD-grown graphene
National Institute of Technology Rourkela（鲁尔基拉国家技术学院）
研究低频电阻波动（1/f噪声）在CVD生长石墨烯中的表现，发现其幅度比单晶石墨烯高多个数量级，归因于结构缺陷，揭示了缺陷工程在优化石墨烯电子应用中的作用。
2026-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
CVD-graphene/graphene flakes dual-films as advanced DSSC counter electrodes
石墨烯基电极的使用在广泛的应用中蓬勃发展，包括太阳能电池、发光二极管、触摸屏、场效应晶体管、光电探测器、传感器和储能系统。这种电极的成功在很大程度上取决于石墨烯的有效生产和加工方法的实施。在这项工作中，我们利用两种不同的石墨烯生产方法来设计一种先进的，导电的氧化物和无铂的，基于石墨烯的对电极，用于染料敏化太阳能电池（DSSC）。特别地，我们利用通过化学气相沉积（CVD）（CVD-石墨烯）产生的石墨烯膜与通过液相剥离产生的少层石墨烯（FLG）薄片的组合。CVD-石墨烯用作电荷收集器，而通过喷涂沉积在顶部的FLG薄片用作还原电解质氧化还原对的催化剂（即，I3-/I--和Co+2/+3）。在基于I3-/I2-和Co+2/+3的双透明DSSC中测试了所制备的对电极，在1 SUN光照下分别显示出2.1%和5.09%的功率转换效率。在0.1SUN下，基于Co+2/+3的DSSC实现高达6.87%的功率转换效率。我们的研究结果表明，基于石墨烯的双膜的电，光学，化学和催化性能，通过结合CVD-石墨烯和FLG薄片设计，是用于DSSC的FTO/Pt对电极的有效替代品，用于室外和室内应用。
2019-10-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High mobility dry-transferred CVD bilayer graphene
我们报道了高质量化学气相沉积（CVD）双层石墨烯（BLG）的制备和表征。特别是，我们表明，CVD生长的BLG可以机械地从铜箔分离的六方氮化硼（hBN）晶体后，铜BLG接口的氧化。共焦拉曼光谱揭示了AB-堆叠顺序的BLG晶体和高的结构质量。从对完全封装的hBN/BLG/hBN霍尔棒器件的传输测量中，我们提取了在2 K下高达180，000 cm $^2$ /（Vs）和在300 K下高达40，000 cm $^2$ /（Vs）的电荷载流子迁移率，优于最先进的CVD双层石墨烯器件。此外，我们显示了一个开关比超过10,000和带隙开口的值高达15毫电子伏的位移场为0.2 V/nm，在这样的CVD生长的BLG。
2018-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Understanding and optimising the packing density of perylene bisimide layers on CVD-grown graphene
石墨烯的非共价官能化是一种有吸引力的策略，可以改变石墨烯的表面化学性质，而不会破坏其优异的电学和机械性能。使用简便的方法，水相功能化的大规模CVD生长的石墨烯，我们研究了形成不同的包装密度的自组装单分子膜（SAM）的苝酰亚胺衍生物和相关的基板污染的量。我们能够在转移的CVD石墨烯上在扫描隧道显微镜（STM）中直接观察湿化学沉积的自组装膜，并揭示了密集堆积的二萘嵌苯ad层与垂直于石墨烯基底的核的共轭π系统吸附。石墨烯的非共价官能化的这种阐明对控制其表面化学具有重要意义，并为在环境条件下和大规模进行适应性官能化开辟了新的途径。
2015-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large Scale Synthesis of Bi-layer Graphene in Strongly Coupled Stacking Order
近年来，通过化学气相沉积（CVD）大规模合成单层石墨烯（SLG）受到了广泛关注。然而，AB堆叠双层石墨烯（BLG）的CVD合成仍然是一个具有挑战性的工作。本文报道了用热CVD法大面积均匀合成BLG。CVD BLG的2D拉曼谱带分裂成四个分量，表明由于强的层间耦合导致电子带分裂。通过瞬态吸收光谱探测的近红外（NIR）吸收和载流子动力学的研究，进一步证明了CVD BLG中电子能带的分裂。紫外光电子能谱学研究也表明CVD BLG和CVD SLG具有不同的电子结构。BLG的生长机制与Cu表面的催化活性有关，而Cu表面的催化活性取决于CVD工艺中所用铜箔的纯度。我们的工作表明，强耦合甚至AB堆叠的BLG可以在Cu箔上大规模生长，这对于基于其分裂电子能带的器件应用特别重要
2010-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Exploring the effect of varying regime of ion fluence on optical and surface electronic properties of CVD Grown Graphene
在这项工作中，依赖于离子注量的缺陷的形成对石墨烯表面的电子和光学性质的改性的效果进行了研究。采用不同注量的快重离子（70 MeV Si+5）辐照化学气相沉积（CVD）石墨烯，研究了其表面缺陷的形成机制及其对石墨烯表面电子性质如功函数的调节作用.在低离子剂量下，观察到通过空位产生的受体掺杂;而在较高剂量下实现了密集的电子激发主导的扩展缺陷，这随后将结晶石墨烯转化为无定形碳。紫外-可见光谱、拉曼光谱和扫描开尔文探针显微镜（SKPM）的结果支持这一事实。因此，探索了一种新的途径，在SHI辐照下的石墨烯的转变，离子剂量可能是实现在石墨烯中的几个效果的主要因素。
2022-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Spin transport in two-layer-CVD-hBN/graphene/hBN heterostructures
我们研究了石墨烯器件中的室温自旋输运，石墨烯器件封装在逐层堆叠的两层厚的化学气相沉积（CVD）生长的六方氮化硼（hBN）隧道势垒和几层厚的剥离hBN衬底之间。我们发现迁移率和自旋弛豫时间与基于SiO $_2$衬底的石墨烯器件相当，并且对于Elliott-Yafet和D 'Yakonov-Perel'机制获得了类似数量级的自旋弛豫速率。由于CVD-hBN势垒的不均匀性，铁磁体/两层CVD-hBN/石墨烯/hBN接触的行为范围从透明到隧穿。令人惊讶的是，我们发现高电阻两层CVD-hBN势垒接触相对于低电阻接触的正和负自旋极化。此外，我们还发现高阻接触的差分自旋注入极化可以被直流偏压从-0.3 V调制到+0.3 V，其符号没有变化，但在更高的负偏压下其幅度增加。这些特征标志着与双层剥离的hBN隧道势垒相比，双层CVD-hBN的独特的自旋注入性质。
2017-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Taxonomy of defects in semi-dry transferred CVD graphene
本文通过半干法转移CVD石墨烯并保留铜衬底进行位置对应表征，揭示了裂纹、褶皱、孔洞和撕裂等转移后缺陷的来源，为优化石墨烯生长与转移工艺提供指导。
2025-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Stress and charge transfer in uniaxially strained CVD graphene
通过化学气相沉积（CVD）制备的石墨烯的机械性质不容易与通过机械裂解制备的接近完美的石墨烯的性质相比。在这项工作中，我们试图调查的机械性能的CVD石墨烯（简单地支持或嵌入在聚合物基体），通过两种不同的技术转移，单轴加载下，同时在原位监测拉曼显微光谱。电荷转移掺杂和应变的水平进行了评估，使用单轴应变修改的矢量分析。由于生长和转移过程，样品中的应变分布变化很大，这会导致CVD石墨烯中出现皱纹和缺陷。在简单支撑的试样中，应力传递效率通常非常低，并且拉曼光谱的变化主要由施加应变时源自衬底上的域的重新对准的电荷传递的变化决定。相比之下，覆盖有额外的聚合物层的样品表现出改善的应力传递效率，并且电荷掺杂水平的改变可以忽略不计。在完全嵌入的样品中，应力传递效率的变化是由裂纹、褶皱和/或褶皱限定的有效石墨烯域的尺寸引起的。
2018-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Perfecting the Growth and Transfer of Large Single-Crystal CVD Graphene: A Platform Material for Optoelectronic Applications
在这项工作中，我们展示了毫米级石墨烯单晶的合成，可在市售的冷壁CVD反应器中实现，以及几种不同的方法将其从生长衬底转移到所选的目标衬底。我们使用各种表征技术，包括光学和扫描电子显微镜以及拉曼光谱，确认这种材料的高晶体质量。通过进行场效应和量子霍尔效应测量，我们证明了这种单晶的电子性质与理想的机械剥离的石墨烯薄片的电子性质相当。这种高品质的材料的几个应用也进行了审查。
2017-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Activation of magnetic moments in CVD-grown graphene by annealing
通过弱局域化磁电阻测量研究了退火对化学气相沉积石墨烯的影响。发现在惰性气体中在\SI{300}{\celsius}退火（石墨烯装置的常见清洁程序）将失相速率显著提高到高于来自电子-电子相互作用的速率，否则预期电子-电子相互作用在4 K及以下主导失相。这种额外的失相显然是由退火过程激活的局部磁矩引起的，并且强烈依赖于所施加的背栅电压。
2021-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rapid and catalyst-free CVD growth of graphene on hBN
最近，六方氮化硼（h-BN）已被证明是作为一个理想的衬底石墨烯大大提高材料的传输性能，由于其原子级平坦的表面，低层间电子耦合和几乎完美的网状匹配。化学气相沉积（CVD）目前被认为是在h-BN上直接生长石墨烯的最可扩展的方法。然而，对于无催化剂的方法，通常报道了对石墨烯晶粒的形状和结晶度的不良控制以及低生长速率。在这项工作中，我们研究了不同形状的晶粒的结晶度，并确定了一个真正的范德华外延石墨烯的h-BN通过采用无催化剂的CVD工艺的路径。我们证明了多晶性质的圆形垫和属性的不同取向的颗粒的空气中的h-BN薄片的污染的堵塞。我们发现，六重对称的单晶颗粒可以通过采用高氢分压生长过程中获得。值得注意的是，通过优化生长温度和压力获得高达100 nm/min的生长速率。通过采用简单的CVD方法以可观的生长速率在h-BN上合成单晶石墨烯的可能性是朝着增加这种有前途的范德华异质结构的可及性迈出的一步。
2016-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Non-destructive and Rapid Evaluation of CVD Graphene by Dark Field Optical Microscopy
通过暗场（DF）光学显微镜展示了直接在生长衬底（Cu箔）上的石墨烯的非破坏性和快速评估。在没有任何额外处理的情况下，具有各种覆盖率的Cu箔上的石墨烯可以在化学气相沉积生长之后立即通过DF成像快速识别，其对比度与扫描电子显微镜相当。与明场光学成像相比，DF成像的改善的对比度被发现是由于石墨烯下方的铜台阶对光的瑞利散射。实际上，由于不同厚度的石墨烯区域下方的铜台阶的不同高度，石墨烯吸附层容易区分。
2013-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Investigating the CVD synthesis of graphene on Ge(100): towards layer by layer growth
锗正在成为CMOS兼容工艺中石墨烯生长的首选衬底。对于未来在下一代器件中的应用，精确控制在Ge表面合成的高质量石墨烯的性质（例如层数和畴尺寸）至关重要。在这里，我们研究了工艺气体流动对Ge（100）上石墨烯的CVD生长的作用。沉积材料的质量和形态通过使用显微拉曼光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和原子力显微镜进行评估。我们发现，通过简单地改变碳前体流不同的生长制度-产生石墨烯纳米带，石墨烯单层和石墨烯多层-建立。我们确定的生长条件产生的逐层生长制度和报告的实现均匀的单层石墨烯的平均强度比的2D和G带的拉曼图大于3。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Realizing Scalable Chemical Vapour Deposition of Monolayer Graphene Films on Iron with Concurrent Surface Hardening by in situ Observations
本文通过原位XRD和NAP XPS揭示铁上石墨烯CVD生长的关键机制，包括铁氧化物碳热还原和Fe-C共析点附近的碳吸收动力学平衡，并利用碳吸收实现同步表面硬化，建立了在铁上可扩展生长高质量单层石墨烯薄膜的框架。
2025-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Resist and Transfer Free Patterned CVD Graphene Growth on ALD Molybdenum Carbide Nano Layers
采用化学气相沉积（CVD）法在碳化钼（$MoC_{x}$）衬底上制备了多层石墨烯（MLG）薄膜。我们采用等离子体增强原子层沉积法（PEALD）制备了催化$MoC_{x}$薄膜。研究和分析了非晶和晶态$MoC_{x}$薄膜的石墨烯生长机制。此外，催化衬底PEALD的独特优势在石墨烯器件制造的两种方法中得到了证明。首先，我们提出了一个完整的自下而上，无抗蚀剂图案化的石墨烯生长（GG）在预图案化的$MoC_{x}$ PEALD在50 $^{\circ}C$。选择性CVD GG消除了图案化或转移石墨烯膜以保持其原始的生长质量的需要。此外，我们直接在100 nm悬浮SiN膜上的PEALD $MoC_{x}$上制备MLG。我们用拉曼光谱对MLG的性质进行了表征，并用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对样品进行了分析。这里展示的石墨烯器件制造技术为石墨烯应用的大规模生产铺平了道路。
2019-12-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Infrared spectroscopic study of carrier scattering in gated CVD graphene
我们使用远红外透射光谱测量了门控CVD石墨烯的Drude吸收，并确定了载流子散射率（g）作为变化的载流子密度（n）的函数。对于一系列系统地改变的条件，获得了n依赖的g（n），（10 K，真空）->（300 K，真空）->（300 K，环境压力），这表明（1）在低T下，带电杂质（=A/sqrt（n））和短程缺陷（=B*sqrt（n））是构成总散射g=A/sqrt（n）+B*sqrt（n）的主要散射源;（2）在房间T处布居的各种声子中，（3）在空气中，吸附在石墨烯上的气体分子作为带电杂质中心和共振散射中心，在载流子散射中起着双重作用。我们提出了这些单独的散射源的绝对散射强度，这提供了完整的散射机制的CVD石墨烯的第一次地图。该散射图使我们能够找到抑制单个散射的实际措施，伴随着它们的迁移率增益，以及最终CVD石墨烯最终可达到的载流子迁移率。
2019-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deposition of thin silicon layers on transferred large area CVD graphene
研究了在转移的石墨烯上物理气相沉积Si。在升高的温度下，Si优选在褶皱和多层石墨烯岛上成核。然而，在某些情况下，Si可以仅在单层石墨烯区域上准选择性地生长，而多层岛保持未覆盖。实验的见解和从头计算表明，在转移过程后的碳残留物的去除效率的变化可以负责这种行为。低温硅籽晶层改善了润湿性，使均匀生长成为可能。这是实现石墨烯嵌入两个Si层之间的电子器件的重要一步。
2014-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman and optical characterization of multilayer turbostratic graphene grown via chemical vapor deposition
我们通过大气压（AP）化学气相沉积（CVD）在铜上合成大面积石墨烯，并转移到二氧化硅晶片上。与铜上的低压（LP）CVD相反，光学对比度和原子力显微镜测量显示AP-CVD石墨烯包含显著的多层区域。拉曼光谱总是显示出一个单一的洛伦兹二维峰，但系统的差异，观察到的2D峰的能量，宽度和强度的单层和多层区域。我们得出结论，石墨烯多层膜生长的AP-CVD铜旋转无序。
2011-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deterministic direct growth of WS2 on CVD graphene arrays
石墨烯的激发特性与单层二硫化钨（WS 2）的激发特性相结合，使得这种异质叠层在电子、光电和自旋电子学应用中引起了极大的兴趣。在技术上有吸引力的衬底如SiO2上可规模化合成石墨烯/WS 2异质结构将极大地促进新型二维（2D）器件的实现。在这项工作中，我们报告的单层WS 2通过化学气相沉积（CVD）在SiO2上的单晶石墨烯阵列的直接生长。值得注意的是，光谱和显微镜表征表明，WS 2只生长在石墨烯晶体的顶部，以便以自下而上的方式选择性地获得垂直异质堆叠。光谱表征表明，WS 2合成后，石墨烯经历压缩应变和空穴掺杂。量身定制的实验表明，这样的空穴掺杂是由在WS 2生长期间石墨烯/SiO2界面处的SiO2化学计量的修改引起的。电输运测量表明，异质结构的行为就像一个电子阻挡层在大的正栅电压，这使得它成为一个合适的候选人单极光电元件的发展。
2019-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Generalized Phase Diagrams for Graphene CVD growth on Copper
National Laboratory of Solid State Microstructures（固体微结构物理国家重点实验室）；School of Physics, Nanjing University（南京大学物理学院）；Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures（先进结构协同创新中心）
研究通过化学气相沉积法控制石墨烯层数生长，基于相图框架和新的参数，分析了第一层横向扩展与第二层成核的竞争，并引入了热膨胀引起的基底应变和碳单体化学脱附效应，揭示了应变和脱附参数对双层石墨烯生长的影响。
2026-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Contact Resistance Study of Various Metal Electrodes with CVD Graphene
在这项研究中，各种金属的化学气相沉积（CVD）单层石墨烯的接触电阻进行了研究。转移长度法（TLM）的结构与不同的宽度和接触之间的分离已经制造和电特性在环境空气和真空条件。电触点由五种金属制成：金、镍、镍/金、钯和铂/金。石墨烯和金之间的接触电阻观察到92 Ωμm的最低值，在施加的背栅偏压为-40 V时从背栅器件中提取。与在环境条件下进行的测量相比，在真空下进行的测量显示出更大的接触电阻值。在氩气-95%/氢气-5%气氛中在450°C下处理退火1小时导致降低接触电阻值，这归因于金属与石墨烯之间的粘附力的增强。在这项工作中提出的结果提供了一个概述潜在的接触工程的高性能石墨烯为基础的电子器件。
2022-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Twisted Angle-Dependent Work Functions in CVD-Grown Twisted Bilayer Graphene by Kelvin Probe Force Microscopy
调整双层石墨烯（BLG）的层间扭曲角对其电子性质有重要影响，包括超导电性、拓扑转变、铁磁态和相关绝缘态。这些奇异的电子性质敏感地依赖于双层石墨烯样品的功函数。在这里，CVD生长的扭曲双层石墨烯（tBLG）的扭曲角依赖的功函数的详细研究结合拉曼光谱的开尔文探针力显微镜（KPFM）。测量了Bernal堆叠多层石墨烯的厚度依赖的表面电势。AB-BLG和tBLG由于其扭曲角比表面电位而直接由KPFM确定。通过KPFM和拉曼光谱测量的原位结合研究，进一步获得了扭转角与表面势的详细关系。通过控制退火过程进一步探索了tBLG的热稳定性。我们的工作提供了扭曲角相关的tBLG的表面电位，并奠定了基础，为进一步探索其扭曲角相关的新的电子性质。
2022-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Upscaling High-Quality CVD Graphene Devices to 100 Micron-Scale and Beyond
我们描述了一种用于转移超大规模CVD生长的石墨烯片的方法。这些样品可以制造为几厘米大的$^2$和其特征在于由SiO $_2$基板上的磁输运测量。我们开发的工艺非常有效，并且通过金属剥离一直限制对石墨烯的损伤，如载流子迁移率测量和量子霍尔效应的观察所示。示出的电荷中性点急剧移动到接近零的栅极电压后，2步制造后退火工艺，这也允许大大减少滞后。
2017-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broadband microwave and time-domain terahertz spectroscopy of CVD grown graphene
我们报告了CVD生长的石墨烯的复交流阻抗的研究。我们使用我们最近开发的宽带微波Corbino和时域太赫兹光谱仪（THEMS）的频率范围内的微波和太赫兹频率的复阻抗和电导测量的显式频率依赖性。我们演示了如何解决测量该频率范围所呈现的石墨烯层的固有阻抗的一些技术难题，例如区分来自衬底的对阻抗的贡献。从我们的微波测量结果来看，交流阻抗对温度和频率的依赖性很小，直到液氦温度。对虚阻抗的小贡献来自于来自衬底的剩余剩余贡献或来自于Drude形式的电导的小偏差。
2012-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Rapid CVD growth of millimetre-sized single crystal graphene using a cold-wall reactor
在这项工作中，我们提出了一个简单的途径，以获得大的单晶石墨烯的铜（Cu）箔上的高生长速率，使用市售的冷壁化学气相沉积（CVD）反应器。我们表明，石墨烯成核密度急剧降低，晶体生长加速时：i）使用非原位氧化箔; ii）在生长前在惰性气氛中进行退火; iii）封闭箔，以降低生长过程中的前体冲击通量。生长速率高达14.7和17.5微米每分钟上获得的平面和折叠箔，分别。因此，仅需一小时即可获得横向尺寸约为1毫米的单晶颗粒。通过光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱学（XPS）、拉曼光谱以及选区电子衍射（SAED）和低能电子衍射（LEED）对样品进行了表征，证实了薄膜的高质量和均匀性。在常用的商业CVD反应器中快速生产大颗粒石墨烯的方法的开发是朝着增加毫米级石墨烯晶体的可及性迈出的重要一步。
2015-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of nucleation density in twisted graphene domains grown on graphene/SiC template by sequential thermal process
本研究通过顺序热处理工艺在石墨烯/SiC模板上实现无金属CVD生长扭转石墨烯，显著抑制成核密度，并在1300°C阈值下改变成核行为，成功合成高比例扭转结构的少层石墨烯，为大规模电子应用提供有效途径。
2024-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Large-scale BN tunnel barriers for graphene spintronics
我们已经利用化学气相沉积（CVD）制成的可扩展材料制造了石墨烯自旋阀器件。自旋传输石墨烯和隧道势垒材料都是CVD生长的。隧道势垒由h-BN实现，其用作单层或双层并放置在石墨烯上。自旋输运实验进行了使用铁磁接触沉积到障碍。我们发现，由于电阻失配，自旋注入在具有单层隧穿势垒的器件中仍然受到很大的抑制。然而，对于具有双层屏障的器件，情况并非如此。对于这些装置，推导出CVD石墨烯材料固有的260 ps的自旋弛豫时间。该时间尺度与对于剥离的石墨烯所报道的时间尺度相当，这表明该CVD方法对于需要可扩展材料的自旋电子应用是有希望的。
2014-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of spin-charge conversion in CVD-grown single-layer graphene
利用自旋抽运技术研究了单层石墨烯（SLG）中纯自旋电流向电荷电流的转换。通过化学气相沉积生长的大面积SLG用于转换。通过自旋泵浦在SLG中有效地自旋累积使得能够观察由SLG的逆自旋霍尔效应（ISHE）产生的电动势。SLG的自旋霍尔角估计为6.1*10-7。在SLG中观察到的ISHE归因于SLG中不可忽略的自旋-轨道相互作用。
2014-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemically Induced Transformation of CVD-Grown Bilayer Graphene into Single Layer Diamond
尽管对多层石墨烯化学诱导转化为类金刚石膜进行了大量的密度泛函研究，但仍然缺乏这种转化的全面令人信服的实验证据。我们发现，通过化学气相沉积在单晶CuNi（111）表面上生长的Bernal（AB）堆叠的双层石墨烯（AB-BLG）中的石墨烯片的重结晶触发了层间碳-碳键的形成，导致氟化金刚石单层（F-金刚石）。利用X射线光电子能谱、紫外光电子能谱、Raman光谱、UV-Vis光谱、电子能量损失谱、透射电子显微镜和密度泛函理论（DFT）计算，研究了氟化学吸附诱导的AB-BLG向单层金刚石的相变。
2019-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Observation of strain-free rolled-up CVD graphene single layers: towards unstrained heterostructures
通过化学气相沉积（CVD）生产的单层石墨烯箔与InGaAs/Cr的自定位层一起轧制，形成紧凑的多匝管状结构，其由径向超晶格上的连续石墨烯/金属/半导体异质结组成。使用弹性理论和拉曼光谱，我们表明，它是可能的，以产生均匀弯曲的石墨烯的曲率半径在600 nm-1200 nm的范围。此外，管状结构的研究还允许提取与文献中发现的弹性常数非常一致的石墨烯的弹性常数的值。然而，我们的过程的优势，导致一个良好的定义和非局部曲率。由于我们的曲率半径位于使用机械弯曲研究的大半径和原子力显微镜实验诱导的约化半径之间的范围内，我们可以弄清楚弯曲效应是否可以成为石墨烯电子状态修饰的主要驱动力。从这项工作中描述的结果可以假设，曲率效应单独不修改石墨烯的拉曼特征，并且先前观察到的应变现象可以归因于由于局部原子键的形成而引起的拉伸。这意味着在开发应用和设备之前，必须详细研究石墨烯与异质结构上的其他材料的相互作用。
2014-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Early stage of CVD graphene synthesis on Ge(001) substrate
在这项工作中，我们阐明了在Ge（001）表面上化学气相沉积石墨烯的早期阶段。通过显微拉曼和X射线光电子能谱学以及扫描隧道显微镜和光谱学的组合使用，我们能够将碳前体相单独化为与小石墨烯域共存的石墨烯成核。该前体相由具有不同尺寸、形状和局部有序性的C聚集体组成，这些聚集体没有完全sp2杂化。在一些原子尺寸区域中，这些聚集体显示出原子的线性排列以及石墨烯的六边形结构的第一特征。碳前体相通过有序化过程在石墨烯域中演变，与Ge表面形态的重新排列相关联。这种表面结构化表示当石墨烯域聚结以形成单层石墨烯膜时，Ge（001）表面在较长的沉积时间内具有的峰谷刻面的胚胎阶段。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Kinetically determined shapes of grain boundaries in CVD graphene
预测晶界的形状对于控制大石墨烯晶体的生长结果是至关重要的。全局能量最小搜索预测最稳定的最终结构与实验观察相矛盾。在这里，我们提出了蒙特卡罗模拟的动力学形成的晶界（GB）在石墨烯碰撞过程中的两个生长的石墨烯片。对全范围错误取向角$α$的结果GB进行分析，使我们能够识别隐藏的（来自事后分析，如显微镜）自由度-边缘错误取向角$β$。边缘取向差表征了初始结构而不是最终结构，因此提供了关于生长条件的更多信息。使用$β$使我们能够解释实验观察和理论工作之间的分歧。最后，我们报告了一个有趣的特殊情况下的零倾斜GB的结构是由两个变量描述初始岛屿的相对位移的分析。因此，我们提出了倾斜GB（$β\neq$ 0）和平移GB（$β$ = 0）的全范围的分析。基于我们的研究结果，我们提出了在实验中控制GB形态的策略，这为更好地控制石墨烯的结构和性能以用于高级应用铺平了道路。
2014-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Domain (Grain) Boundaries and Evidence of Twin Like Structures in CVD Grown Graphene
理解和设计化学气相沉积（CVD）单层石墨烯中的畴边界对于改善其性能至关重要。在这项研究中，结合透射电子显微镜（TEM）技术，包括选区电子衍射（SAED），高分辨率透射电子显微镜（HRTEM），和暗场（DF）TEM被用来研究的边界取向角分布和性质的碳键在域边界。这份报告提供了一个重要的第一步，从根本上了解这些领域的边界。结果表明，对于本研究中生长的石墨烯，测量的46个取向差角均在11-30度之间（7度的一个除外）。HRTEM图像显示在几乎所有的边界区域中存在吸附物。当边界成像时，在边界处看到缺陷（悬挂键），这可能有助于吸附物在这些边界处结合。DFTEM图像还显示了“孪生”边界的存在。
2010-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Optimizing nucleation layers for the integration of ferroelectric HZO on CVD-grown graphene
铁电Hf0.5Zr0.5O2（HZO）在石墨烯惰性表面上的直接集成是具有挑战性的。在这里，使用成核层来促进HZO的原子层沉积进行了研究。不同的金属通过直流溅射沉积成核层。Ta在空气中氧化形成亚化学计量的氧化物，与Pt相比，Pt提供了更稳定的电极。对于较厚的中间层，Ta导致不稳定的HZO薄膜的开关行为。相反，在较小的厚度下，可以用氧化的Ta夹层实现较高的Pr。在这两种情况下，Pt提供更高的耐久性。中间层的选择可以强烈地取决于所需的应用。
2022-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Transport Properties of Graphene Nanoribbon Transistors on Transport Properties of Graphene Nanoribbon Transistors on Chemical-Vapor-Deposition Grown Wafer-Scale Graphene
石墨烯纳米晶体管（GNR）场效应晶体管（FET）的宽度低至12 nm，已经通过电子束光刻使用晶圆级化学气相沉积（CVD）工艺来形成石墨烯。GNR FET的漏极电流调制在300 K时约为10，在4 K时增加到近106。最小电流的强温度依赖性表明CVD生长的GNR-FET的带隙开放。通过微分电导法估计提取的带隙为约0.1 eV。这项工作突出了CVD生长的大面积石墨烯的发展，并展示了纳米晶体管中带隙的开放。
2012-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Do CVD grown graphene films have antibacterial activity on metallic substrates?
石墨烯的抗菌活性的准确评估需要考虑石墨烯的制造方法，以及对于支撑膜，衬底的性质。通过化学气相沉积产生的大面积石墨烯膜直接生长在铜基底上或转移到金基底上，并评估它们对革兰氏阳性细菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性细菌大肠杆菌的活力和增殖的影响。当它们在完全覆盖金基底的石墨烯膜上生长时，两种细菌物种的活力和增殖都没有受到影响，这表明导电性对细菌活力没有作用，石墨烯对S没有抗菌活性。aureus和E.杆菌另一方面，当石墨烯涂覆铜基底时，观察到抗菌活性，这是由于杀菌铜离子的释放与石墨烯表面覆盖成反比。
2014-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph
Boron Nitride Substrates for High Mobility Chemical Vapor Deposited Graphene
化学气相沉积（CVD）石墨烯通常作为石墨烯器件制造的可扩展解决方案呈现，但迄今为止，这种石墨烯表现出比通过剥离产生的石墨烯更低的迁移率。使用氮化硼底层，我们实现了高达37，000 cm^2/Vs的迁移率，比通常报道的CVD石墨烯高一个数量级，并且优于大多数剥离的石墨烯。该结果表明，可扩展的高迁移率CVD石墨烯的障碍不是生长技术，而是选择使载流子散射最小化的衬底。
2011-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Improved topological conformity enhances heat conduction across metal contacts on transferred graphene
转移的石墨烯（trG）上的金属接触的热导率可以显着降低从原生石墨烯（grG）上的类似接触的固有值，由于增加的粗糙度，残留物，氧化物和空隙的额外电阻。在本文中，我们比较了Al/trG/Cu界面的热导率（G）与Al/grG/Cu界面的热导率，以了解转移石墨烯上金属接触的热传递。我们的样品是通过化学气相沉积（CVD）在Cu箔上生长的多晶石墨烯和CVD生长的石墨烯转移到蒸发的Cu薄膜上。我们发现，对于生长的CVD石墨烯的Al/grG/Cu界面，在室温下G = 31 MW m ^{-2} K ^{-1}，比Al/Cu界面低两个数量级。对于大多数在Cu膜上转移的石墨烯，G = 20 MW m ^{-2} K ^{-1}，比生长的CVD石墨烯低35%。我们仔细排除了残留物，原生氧化物和界面粗糙度的贡献，并将生长和转移的CVD石墨烯的热导率的差异归因于石墨烯对Cu衬底的不同程度的一致性。我们发现，50%的接触面积仅使热导率降低了35%，这表明在石墨烯界面处的空隙中发生了少量的热传递。我们通过在300 ° C下退火样品成功地改善了转移石墨烯与衬底的一致性，从而将转移石墨烯的热导率提高到本征值。从Al/trG/Cu和Al/grG/Cu界面的G的温度依赖性测量，我们还证实了声子是金属/石墨烯/金属界面上的主要热载体，尽管石墨烯中诱导的载流子浓度为3 × 10 ^{12} cm ^{-2}。
2015-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Operando atomic-scale study of graphene CVD growth at steps of polycrystalline nickel
采用变温扫描隧道显微镜结合密度泛函理论模拟方法，研究了石墨烯在多晶镍（Ni）表面（100）晶粒上的生长.提供了在衬底的阶梯区域处统治石墨烯膨胀过程的原子机制的清楚描述，示出了根据要跨越的台阶的高度，可以遵循不同的路线。当生长的石墨烯薄片达到单原子台阶时，它与下面的Ni层共同延伸;对于较高的Ni边缘，涉及台阶缩回和石墨烯着陆的不同过程变得活跃。在步骤束，后一种机制导致一个特殊的“阶梯形成”的行为，其中相等宽度的梯田下形成过度生长的石墨烯，由C-Ni键形成和应力积累之间的能量成本的平衡在碳层驱动。我们的研究结果代表了在寻找优化多晶金属表面化学气相沉积石墨烯生产的新策略和方法方面朝着弥合材料差距迈出的一步。
2020-01-24 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Thermodynamics of Graphene Growth on Cu Surface
化学气相沉积（CVD）是在衬底上合成石墨烯的一种重要方法。最近，Cu成为用于石墨烯生长的最流行的CVD衬底。本文采用电子结构计算、分子动力学模拟和热力学分析相结合的方法研究了石墨烯在铜表面的生长过程。作为一个基本上重要的，但以前被忽视的事实，我们发现，在典型的实验条件下，碳原子在铜表面上是有害的。因此，用于石墨烯生长的活性物质应该主要是CHx而不是原子碳。基于这一新的图像，可以理解成核行为，这解释了许多实验观察，也为我们提供了指导，以提高石墨烯样品的质量。
2011-08-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Transport in Nanoribbon Interconnects Obtained from Graphene Grown by Chemical Vapor Deposition
我们研究了石墨烯纳米管（GNR）的互连从石墨烯化学气相沉积（CVD）生长。我们报告低场和高场的电气测量在很宽的温度范围内，从1.7到900 K。室温迁移率在100至500 cm 2/V/s的范围内，与来自剥离的石墨烯的GNR相当，这表明体缺陷或晶界在小于CVD石墨烯微晶尺寸的器件中几乎不起作用。在高电场下，峰值电流密度受到焦耳加热的限制，但少量的热工程使我们能够达到约2 x 10^9 A/cm 2，这是纳米级CVD石墨烯互连的最高报告。在低于~5 K的温度下，短GNR充当量子点，其尺寸与其长度相当，突出了金属接触在限制传输中的作用。我们的研究说明了CVD生长GNRs的机会，同时揭示了可变性和接触作为未来的挑战。
2012-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature induced inversion of oxygen response in CVD graphene on SiO2
我们采用化学气相沉积法在铜箔上合成了单层石墨烯，并将石墨烯转移到带有一对预制Ti/Au电极的Si/SiO2衬底上。以这种方式制备的电阻式石墨烯基气体传感器揭示了室温下的n型氧响应，并且我们已经成功地拟合了使用双位点Langmuir模型随不同氧水平获得的数据。当温度升高到100 ℃时，传感器的氧响应为P型，当温度降低到室温时，传感器的氧响应可逆地转变为n型。气体响应类型随温度的这种反转被解释为吸附物诱导的电荷转移和载流子散射之间的相互作用的结果。推导出的转导功能，它涉及的电响应的表面覆盖，通过诱导迁移率和电荷密度的变化。
2013-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Putting high-index Cu on the map for high-yield, dry-transferred CVD graphene
2D材料层的可靠、清洁转移和界面连接在技术上与它们的生长一样重要。由于参数空间巨大且相互关联，因此将两者结合在一起仍然是一个挑战。我们引入了一种快速筛选描述符方法来展示石墨烯-Cu模型系统的整个过程步骤中的整体数据驱动优化。我们映射的石墨烯化学气相沉积，界面铜氧化去耦石墨烯，其干分层整个反极图的晶体学依赖性。它们的叠加使我们能够确定迄今未探索的（168）更高的指数铜取向为整体最佳。我们显示了通过外延闭合空间升华的这种Cu取向的有效制备，并实现了具有非常高的产率（>95%）和石墨烯域质量的机械转移，室温电子迁移率在40000 cm $^2$ /（Vs）的范围内。我们的方法很容易适应其他描述符和二维材料系统，我们讨论了这种整体优化的机会。
2022-09-16 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
CVD Formation of Graphene on SiC Surface in Argon Atmosphere
我们调查的微观过程，导致石墨烯生长的丙烷在氩气气氛中的SiC表面的化学气相沉积。实验上，已知在约2000 K的高温下，氩气的存在阻碍了表面处的脱氢过程。我们在零温度下进行从头计算，以检查化学反应是否可以解释这种现象。密度泛函理论和支持量子化学方法定性地描述了石墨烯晶片的形成。我们发现4 H-SiC（0001）表面在碳氢分子的吸附过程中表现出很强的催化作用，这也得到了初步的分子动力学结果的支持。ArH+分子的存在，以及从拉曼光谱观察到负电荷转移到SiC表面，表明氩原子的存在导致表面上的去质子化，这是获得纯碳附加层所必需的。但零温描述表明，冷环境不足以促进氩助表面清洗。
2013-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Selecting a single orientation for millimeter sized graphene sheets
我们已经使用低能电子显微镜（LEEM）和光发射电子显微镜（PEEM）研究和改善使用化学气相沉积（CVD）在Ir（111）上生长的石墨烯薄膜的质量。在升高的温度下的CVD已经产生均匀且具有单原子厚度的石墨烯片。除了相对于衬底对齐的域之外，其他旋转变体生长。利用旋转变体的更快生长和蚀刻速率的循环生长产生99%由对准域组成的膜。在CVD之前预回收具有高密度石墨烯核的衬底产生延伸超过毫米的对齐域的纯膜。这样的膜可以用于制备用于催化或纳米磁性的簇-石墨烯混合材料，并且可以潜在地与剥离技术组合以产生高质量的石墨烯基电子器件。
2009-07-21 cond-mat.mtrl-sci
The optical properties of transferred graphene and the dielectrics grown on it obtained by ellipsometry
采用椭圆偏振光谱（SE）、拉曼光谱（Raman）和X射线光电子能谱学（XPS）等方法研究了化学气相沉积（CVD）法生长的石墨烯层及其从铜箔转移到氧化硅衬底上的过程。由于转移过程中使用的化学品的污染，转移的CVD石墨烯层的光学性质并不总是对应于剥离的石墨烯的光学性质。然而，如果考虑SiO2层的实际厚度，则可以使用椭圆偏振法来发现转移的CVD石墨烯层的实际厚度和平均性质。采用脉冲层沉积（PLD）和原子层沉积（ALD）方法在转移的石墨烯上生长电介质层，并使用光学方法对所获得的结构进行表征。在这项工作中展示的方法可能是有用的各种材料生长在石墨烯上的表征。
2018-02-22 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
RF Transport Electromagnetic Properties of CVD Graphene from DC to 110 MHz
我们报告测量的射频（RF）传输的电磁性能的化学气相沉积（CVD）石墨烯在DC至110 MHz的频率范围内，在室温下。将Si/SiO2衬底上的石墨烯安装在屏蔽的四端子对（4 TP）适配器中，该适配器能够直接连接到校准的精密阻抗分析仪以进行测量。在40 Hz下，观察到DC四探针电阻和4 TP电阻的良好一致性，两者均产生R ~ 104 Ω。一般而言，发现表观石墨烯通道电磁特性受到衬底寄生电容和电阻的强烈影响，特别是对于高频f > 1 MHz。提出了一种现象学集总参数等效电路模型，该模型与石墨烯4 TP阻抗器件在所施加的传输交流电的频率范围的大约七十倍上的频率响应相匹配。基于该模型，首次示出了4 TP器件的本征石墨烯沟道电阻是频率无关的（即无耗散的），其中RG约为105 Ω或薄层电阻约为182 Ω / sq。发现器件的寄生衬底阻抗为RP ~ 2.2 Ω的并联RG与CP ~ 600 pF串联。这些结果表明，我们的新RF 4 TP方法与传统的DC四探针方法在测量单原子厚材料的本征薄层电阻方面具有良好的一致性，并且可能在RF电子学中开辟新的应用，基于石墨烯4 TP器件的AC量子霍尔效应计量和传感器在宽频率范围内工作。
2015-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time Evolution of the Growth of Single Graphene Crystals and High Resolution Isotope Labeling
我们开发了一种精确的同位素标记方法来可视化通过化学气相沉积（CVD）连续生长的石墨烯。这种方法使我们能够以几秒钟的分辨率实时看到石墨烯单晶的生长。这种技术是用来提取的各向异性的生长速率，形成的枝晶，和依赖于吸附面积的甲烷在铜。我们获得了石墨烯的生长动力学及其对各种参数的依赖性的物理图像。最后，我们的方法是相关的其他CVD生长的材料。
2015-09-04 cond-mat.mtrl-sci
High-quality electrical transport using scalable CVD graphene
在晶圆厂兼容的规模上生产和操纵石墨烯，同时保持其出色的载流子迁移率，是最终确定其技术应用的关键。我们表明，一个大规模的方法（化学气相沉积铜，然后由聚合物介导的半干转移）产生单层石墨烯晶体完全可比，在电子传输方面，微机械剥离的薄片。hBN用于封装石墨烯晶体$-$，而不参与它们从生长催化剂$-$的分离，并研究它们在场效应器件中的固有特性。在室温下，电子-声子耦合将迁移率设置为$\sim1.3 \times10^5$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$在$\sim10^{11}$ cm $^{-2}$浓度下。在低温下，迁移率（$ > 6\times10^5$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$ at $\sim10^{11}$ cm $^{-2}$）受到器件物理边缘的限制，并检测到电荷波动$ < 7\times10^9$ cm $^{-2}$。在垂直磁场下，我们观察到早期的朗道量子化（$B\sim50$ mT）和电子相关的签名，包括分数量子霍尔效应。
2020-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
