100 GHz Transistors from Wafer Scale Epitaxial Graphene
高性能的石墨烯场效应晶体管已经在两英寸SiC晶片上合成的外延石墨烯上制造，对于240 nm的栅极长度实现了100 GHz的截止频率。这些外延石墨烯晶体管的高频性能不仅显示了迄今为止任何石墨烯器件的最高速度，而且在相同栅极长度下也超过了Si MOSFET。这一结果证实了石墨烯在先进电子应用中的巨大潜力，标志着碳电子学的一个重要里程碑。
2010-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-free Standing Epitaxial Graphene on SiC by Hydrogen Intercalation
通过氢插层在SiC（0001）上获得了准独立外延石墨烯。氢在6root3重构的初始碳层和SiC衬底之间移动。对于外延石墨烯，最上面的Si原子共价结合到该缓冲层，现在通过氢键饱和。缓冲层变成具有其典型线性π带的准自立式石墨烯单层。类似地，外延单层石墨烯变成去耦双层。这种嵌入在空气中是稳定的，并且可以通过退火到900摄氏度左右来逆转。
2009-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Drastic Minimization in the van der Waals Interaction with the Bottom Epitaxial Graphene Layer by the Diels-Alder Surface Chemistry of the Top Graphene Layer
具有新产生的sp3碳中心对的Diels-Alder表面改性的顶部外延石墨烯层导致两个堆叠的石墨烯平面之间的层间范德华相互作用的突然最小化，并且在反应后操作阶段期间脱离晶片，使其下的层几乎是原始的。上图显示了Diels-Alder官能化的sp2/sp3石墨烯加合物离开母体晶片。在这篇文章中，我们系统地解决了石墨烯表面化学中的几个基本问题，这些问题对于器件制造以及在电子工业中成功实施共价改性石墨烯至关重要。
2014-09-29 cond-mat.mtrl-sci
The electroluminescent properties based on bias polarity of the epitaxial graphene/aluminium SiC junction
我们研究了外延石墨烯/SiC结的电致发光特性。在50-300 K的温度范围内测量了外延石墨烯/SiC的电致发光的温度和电流依赖性。在300~K下的电致发光结果与Al/SiC结的电致发光光谱进行了比较。光谱之间的差异是由不同的能带弯曲解释的，由于石墨烯的半金属特性，这可能导致可调谐LED。我们观察到在两个偏压极性下的电致发光，并利用Franz-Keldysh效应描述了光谱的蓝移。
2017-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen assisted growth of high quality epitaxial graphene on the C-face of 4H-SiC
我们展示了氢辅助生长的高质量的外延石墨烯的C面的4 H-SiC。与传统的热分解技术相比，该方法的生长畴的尺寸显著增加，厚度变化减小。基于外延石墨烯的形貌，揭示了氢的作用。据发现，氢作为碳蚀刻剂。它抑制了石墨烯的缺陷形成和成核。它还通过烃类物质改善碳原子的动力学。这些效应导致畴尺寸的增加和结构质量的提高。随之而来的覆盖效应导致光滑的表面形态和多层生长的抑制。我们的方法提供了一个可行的路线，微调SiC上的外延石墨烯的生长动力学。
2014-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene/Ge interfaces: a minireview
最近发现的在半导体Ge表面上进行石墨烯层的直接外延生长的能力导致了对该主题的巨大兴趣。这种兴趣的原因之一是有机会克服现代半导体技术中石墨烯集成方式上的几个当今缺点。另一个与新的石墨烯-半导体界面的基础研究有关，这可能有助于更深入地理解机制，这些机制控制石墨烯在不同衬底上的生长，并揭示石墨烯与这些衬底的相互作用，其范围现在从金属扩展到绝缘体。本文对石墨烯-锗外延界面的研究现状进行了综述，并提出了今后的研究方向。
2020-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Wafer bonding solution to epitaxial graphene - silicon integration
石墨烯电子学的发展需要石墨烯器件与Si-CMOS技术的集成。大多数策略涉及将石墨烯片转移到硅上，具有清洁转移和随后的石墨烯纳米图案化的固有困难，这大大降低了纳米图案化的石墨烯的电子迁移率。相比之下，外延石墨烯（EG）生长在基本上完美的结晶（半绝缘）表面上，并且具有特殊性质的石墨烯纳米结构已经通过在定制的SiC表面上的选择性生长过程实现，其不需要石墨烯图案化。然而，这种结构化生长工艺所需的温度对于硅技术来说太高。在这里，我们展示了一种新的石墨烯到Si集成策略，具有键合和互连的紧凑双晶片结构。使用绝缘体上硅技术（SOI），将准备用于CMOS处理的薄单晶硅层施加在SiC上的外延石墨烯的顶部上。平行的Si和石墨烯平台通过金属通孔互连。这种方法受到3D超集成堆叠薄膜电子器件工业发展的启发，保留了外延石墨烯的优势，并实现了全方位的CMOS加工。
2013-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of the leakage current in epitaxial diamond Schottky barrier devices by conductive-probe atomic force microscopy and Raman imaging
利用导电探针原子力显微镜（CP-AFM）和共焦显微拉曼/光致发光（PL）成像分析技术，对几种垂直型金刚石肖特基器件的高漏电流来源进行了研究。在样品表面的几个不同区域中，已经确定了局部电阻相对于其紧密周围强烈降低（5-6个数量级下降）的局部区域。同样的局部区域，也称为电热点，揭示了一个轻微约束的金刚石晶格和三个主要的拉曼波段在低波数区（590，914和1040 cm-1）。后面这些带通常被分配到涉及硼杂质及其可能的络合物的振动模式，这些络合物可以作为载流子的陷阱。在热点进行的局部电流-电压测量指出，陷阱填充限制（TFL）电流作为主要的导电机制，有利于在肖特基器件的漏电流。
2014-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Intercalation of hydrogen in the SiC/epitaxial graphene interface
我们测量了生长在SiC硅表面上的氢嵌入外延石墨烯在中红外光谱范围内的光吸收。我们已经使用衰减全反射几何结构来增强与表面和SiC/石墨烯界面相关的吸收。外延石墨烯的样品已经在790至1250 $^\circ$ C的温度范围内插层，并与氢蚀刻的SiC的参考样品进行比较。我们已经发现，尽管Si-H键在低至790 $^\circ$ C的温度下形成，但是仅对于在超过1000 $^\circ$ C的温度下插入的外延石墨烯达到了良好发展的键级。我们还表明，当样品储存在环境空气中时，插氢降解的时间尺度上的几天。光学光谱显示，由于插层过程中留下的残留原子氢，在SiC/石墨烯界面上形成了乙烯基和甲硅烷基官能团。
2018-01-04 cond-mat.mtrl-sci
A breakthrough toward wafer-size epitaxial graphene transfer
在任何期望的衬底上形成石墨烯对于在超越CMOS时代的所有技术应用中用石墨烯成功取代Si是极其必要的。最近，我们观察到，通过电子束蒸发在外延石墨烯上形成的Ti层具有与外延石墨烯的表面足够大的接触面积，用于发生剥离过程。我们还观察到，剥离的FLG上的Ti层可以很容易地转移到SiO2/Si衬底上。在本文中，我们提出了一种新的技术转移石墨烯具有几个平方毫米的大面积从石墨化的SiC衬底的邻位。拉曼散射光谱和低能电子显微镜分析表明，我们可以通过所提出的转移过程将单层和双层石墨烯转移到SiO2/Si衬底上。在SiC衬底上形成的外延石墨烯的初始尺寸是新转移工艺的唯一限制。转移过程有望成为一项极其重要的技术，标志着石墨烯电子领域新时代的开始。
2010-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic investigations of phonons in epitaxial graphene
石墨烯与金属基底的相互作用揭示了与纳米技术应用非常相关的现象和性质。本文综述了金属和过渡碳化物表面外延生长的石墨烯的非弹性散射光谱的振动特性。特别是，电子-声子相互作用的表现形式，如科恩异常，弹性性能的评估和声子模式的纳米级控制的介绍和讨论。
2016-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Imaging the interface of epitaxial graphene with silicon carbide via scanning tunneling microscopy
已经提出在SiC上外延生长的石墨烯作为用于碳基电子器件的材料。了解石墨烯和SiC衬底之间的界面对于未来的应用非常重要。我们报告的能力，使用扫描隧道显微镜成像单层石墨烯下的界面结构。这种成像是可能的，因为石墨烯在费米能以上或以下1eV的能量下看起来是透明的。我们基于密度泛函理论的计算分析显示了这种透明度是如何从SiC衬底上石墨烯层的电子结构中产生的。
2007-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Electronic decoupling of an epitaxial graphene monolayer by gold intercalation
石墨烯在电子器件中的应用需要大规模外延生长。然而，衬底的存在通常显著降低了载流子迁移率。我们表明，它是可能的解耦的部分sp3杂化的第一石墨层上形成的Si-终止面的碳化硅从衬底上的金插层，导致一个完全sp2杂化的石墨烯层具有改善的电子性能。
2010-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Beam Epitaxy of GaN Nanowires on Epitaxial Graphene
本研究提出一种全外延可规模化的生长方法，利用等离子体辅助分子束外延在SiC衬底的多层石墨烯上制备出垂直、排列良好的单晶GaN纳米线，其结构质量与传统衬底制备的同类结构相当，可用于纳米线器件的接触层。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Top and side gated epitaxial graphene field effect transistors
介绍了三种第一代外延石墨烯场效应晶体管（FET），并讨论了它们的优缺点。石墨烯外延生长在六方碳化硅的碳和硅表面上，并用电子束光刻法进行图案化。通道具有霍尔条几何形状以便于磁阻测量。在Si面上图案化的FET表现出超过30的关-导通沟道电阻比。C面FET具有较低的关-开电阻比，但其迁移率（高达5000 cm 2/Vs）比Si面晶体管大得多。对全石墨烯侧栅FET结构的初步研究是有希望的。
2009-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Crystal orientation relation and macroscopic surface roughness in hetero-epitaxially grown graphene on Cu/mica
石墨烯电子产品对衬底上的清洁、平坦和取向识别的石墨烯有很高的需求。在这项研究中，异质外延石墨烯生长Cu（111）/云母（001）的化学气相沉积进行了研究，以检查的适用性，顶栅绝缘体的石墨烯的研究，以及石墨烯沟道的研究，通过转移到SiO2/Si衬底。在调整石墨烯生长条件后，石墨烯/Cu/云母衬底的表面粗糙度和平均光滑面积分别为~0.34 nm和~100 um 2。石墨烯/Cu/云母衬底中石墨烯的取向可以通过Cu的六方空隙形态来识别。此外，我们证明了相对较高的迁移率~4500 cm ~ 2 V-1 s-1的石墨烯转移到SiO2/Si衬底上。这些结果表明，本发明的石墨烯/Cu/云母衬底可用于石墨烯上的顶栅绝缘体研究。
2014-03-31 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
Charge transfer between epitaxial graphene and silicon carbide
我们分析掺杂的石墨烯生长在SiC上的两种模式，不同的电荷转移到石墨烯的来源，即从SiC表面和体施主。对于这两种模型中的每一个，我们发现在单层和双层石墨烯中诱导的最大电子密度，这是由原始石墨烯中的电子的功函数和SiC上/中的施主态之间的差异决定的，并通过静电门分析石墨烯对密度变化的响应。
2010-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular anisotropy of ultrathin epitaxial cobalt films on graphene
石墨烯由于其长自旋寿命和高迁移率而对自旋电子学具有吸引力。到目前为止，只有厚的多晶板被用作铁磁电极。我们报道了在石墨烯上生长的平坦的外延Co-Co薄膜。在0.5- 1 nm的厚度范围内，它们显示出垂直磁各向异性，这是由理论证实的。PMA、外延和石墨烯厚度为基于石墨烯的自旋电子器件带来了新的前景，例如任意磁化方向的零场控制、电极和石墨烯之间的能带匹配以及诸如Rashba和电场控制磁性的界面效应。
2010-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Electron spectrum of epitaxial graphene monolayers
SiC上的外延石墨烯具有与独立样品类似的电子光谱。然而，耦合到基板，虽然很小，影响准粒子的属性。结合\emph{ab initio}计算和对称性分析，我们导出了石墨烯外延层的一个修正的Dirac-Weyl哈密顿量。C面外延层的狄拉克锥几乎保持不变，Si面外延层的能带分裂约为30.meV.在一定的能量下，狄拉克带被界面态的共振相互作用显著扭曲，这将导致迁移率抑制，特别是在Si面上。
2010-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Effect of residual gas composition on epitaxial graphene growth on SiC
近年来，石墨烯生长优化已经成为大规模、高质量石墨烯生产的关键路线之一。我们已经测量了在碳化硅（SiC）上外延石墨烯生长过程中的原位残余气体含量，以找到外延石墨烯生长的不利因素。比较了高真空和纯氩气中的生长条件。通过拉曼散射成像研究了外延生长的石墨烯，并评估了机械应变、电荷密度、石墨烯层数和石墨烯晶粒尺寸。用霍尔效应测量了范德堡组态的电荷密度和载流子迁移率。我们已经确定了碳和残余水的化学反应的主要作用。当使用纯化的氩气时，反应速率降低。我们还表明，根据随时间变化的气体含量，优选在更高的温度和更短的时间下生长石墨烯。还讨论了生长环境污染的其他来源。讨论了水和碳的反应是增加石墨烯中缺陷数量的因素之一。纯化的氩气及其足够的流速的重要性被认为对于高质量的石墨烯生长是重要的，因为它降低了不期望的化学反应的速率，并提供了更稳定和限定的生长环境。
2017-01-08 cond-mat.mtrl-sci
CO2 Laser-Induced Growth of Epitaxial Graphene on 6H-SiC(0001)
SiC表面的热分解可能提供了在电子平台中有用的材料上外延生长石墨烯的最有前途的方法。目前，努力集中在用于大面积、低应变外延石墨烯的生长的可靠方法上，这仍然缺乏。本文报道了一种利用红外CO2激光（10.6 μm）作为加热源，在SiC（0001）表面快速、单步外延生长大面积均匀石墨烯薄膜的新方法。除了能够实现可以控制外延石墨烯的堆叠顺序的极端加热和冷却速率之外，该方法是成本有效的，因为它不需要SiC预处理和/或高真空，它在低温下操作并在第二时间尺度中进行，从而为EG制造提供绿色解决方案，并通过聚焦激光束在SiC上设计石墨烯图案。通过扫描电子显微镜和X射线光电子、二次离子质谱和拉曼光谱证明了均匀、低应变的石墨烯膜。考虑到CO2激光诱导的石墨烯生长的高速率和缺乏严格的样品环境条件，本文所述方法的工业水平的可扩展性似乎是现实的。
2012-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Comeback of epitaxial graphene for electronics: large-area growth of bilayer-free graphene on SiC
我们提出了一种在SiC上外延石墨烯的新制造方法，该方法能够以前所未有的再现性生长超光滑无缺陷和无双层的石墨烯片，这是高质量石墨烯基电子器件的晶圆级制造的必要先决条件。在高温升华生长期间固有但不利的高SiC表面台阶的形成通过稳定SiC表面的石墨烯缓冲层的快速形成而被抑制。增强的成核作用是通过分解作为碳源的聚合物吸附物来实现的。在大多数步骤远低于0.75 nm的情况下，形成了没有双层夹杂物的纯单层石墨烯，其横向尺寸仅受衬底尺寸的限制。这使得聚合物辅助升华生长技术成为商业晶片规模外延石墨烯制造的最有前途的方法。非凡的电子质量证明了量子电阻计量在4.2 K，迄今为止尚未达到的精度和高电子迁移率的毫米级设备。
2016-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Argon Assisted Growth of Epitaxial Graphene on Cu(111)
利用低能电子衍射、低能电子显微镜和原子力显微镜研究了超高真空条件下乙烯在Cu（111）表面催化分解生长石墨烯的过程。在高达10毫托的压力和高达900 $^\circ$ C的衬底温度下使用乙烯形成石墨烯覆盖层的尝试导致几乎没有石墨烯生长。通过使用氩气过压，实现了外延石墨烯在Cu（111）上的生长。在不使用氩气超压的情况下石墨烯生长的抑制归因于Cu在升高的温度下的升华。在生长的初始阶段，观察到圆形石墨烯岛的随机分布。岛的主要旋转取向在Cu（111）衬底晶格的$\pm1^\circ$内。
2013-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Broadband electromagnetic response and ultrafast dynamics of few-layer epitaxial graphene
我们研究了外延石墨烯在少层极限下的宽带光电导和超快载流子动力学。名义上的缓冲，单层和多层石墨烯的平衡光谱表现出显着的太赫兹和近红外吸收，在一个致密的狄拉克电子等离子体的带内和带间跃迁的模型一致。光激发后的非平衡太赫兹传输的变化被证明是占主导地位的过剩空穴载流子，与1.2 ps的单指数衰减，反映了少数载流子复合时间。
2009-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the doping of epitaxial graphene on a conventional semiconductor via substrate surface reconstruction
结合扫描隧道显微镜和角度分辨光电子能谱，我们演示了如何调整掺杂的外延石墨烯从p到n利用热退火后自发发生的Ge表面上的结构变化。此外，使用第一原理计算，我们建立了一个模型，成功地再现了实验观察。由于改变石墨烯电子特性的能力在应用中具有根本的重要性，因此我们的研究结果为石墨烯与传统半导体的集成做出了重要贡献。
2021-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Correlating Raman Spectral Signatures with Carrier Mobility in Epitaxial Graphene: A Guide to Achieving High Mobility on the Wafer Scale
我们报告了碳化硅（SiC）上生长的外延石墨烯（EG）的载流子迁移率和拉曼形貌之间的直接相关性。我们发现，在SiC [SiC（0001）]的Si面上的材料的霍尔迁移率不仅高度依赖于厚度均匀性，而且单层应变均匀性。只有当厚度和应变在器件有效面积的很大一部分（> 40%）上均匀时，迁移率才超过1000 cm 2/V-s。此外，我们在SiC [SiC（000-1）]的C面上实现了高迁移率外延石墨烯（室温下为18，100 cm 2/V-s），并表明载流子迁移率强烈依赖于石墨烯层堆叠。这些发现提供了一种快速估计载流子迁移率的方法，并为在外延石墨烯中实现非常高的迁移率提供了指导。我们的研究结果表明，超高迁移率（> 50，000 cm 2/V-s）是通过均匀的旋转故障外延石墨烯的受控形成来实现的。
2009-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Orientation Sensitive Nonlinear Growth of Graphene: A Geometry-determined Epitaxial Growth Mechanism
虽然相应的碳-金属相互作用可能非常不同，但对于不同的金属基底，已经观察到石墨烯的类似非线性生长行为。为了理解这一有趣的实验观察，进行了多尺度$\lq\lq$站在前面的”动力学蒙特卡罗研究。一个非常强大的几何效应被确定，这仅仅决定了生长动力学，并使碳-金属相互作用的细节不相关的。基于这种几何决定的机制，石墨烯的外延生长行为在许多情况下可以很容易地预测。以Ir（111）表面为例，研究了石墨烯的取向敏感生长动力学。我们的研究结果表明，晶格失配模式在原子水平上起着重要的作用，宏观外延生长。
2013-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Ripples in epitaxial graphene
石墨烯的优异性能直接来自于其特殊的电子结构，从而来自于蜂窝晶格的对称性。与衬底的相互作用影响该晶格的方式是最重要的。由于SiC衬底，这对于外延石墨烯尤其如此。如果石墨烯晶格显示出强烈的扭曲，则该系统产生与基底配准的宏观样品的优点可能变成主要缺点。广泛的从头计算支持的扫描隧道显微镜实验，在这里证明，基板确实诱导界面碳层的强nanostructuration。它传播到上面的C层，在那里它在蜂窝晶格中产生不相称的波纹。
2007-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Local deformations and incommensurability of high quality epitaxial graphene on a weakly interacting transition metal
我们研究了铱上石墨烯的精细结构，这是石墨烯与过渡金属基底弱相互作用的模型。即使是最高质量的外延石墨烯也会显示出微小的缺陷，即小的双轴应变，约为100%。0.3%，旋转，约。0.5^{ \circ }，剪切距离约为100 nm，并发现不相称，所揭示的X射线衍射和扫描隧道显微镜。这些结构变化主要是由当将样品从石墨烯制备温度冷却到测量温度时晶格参数失配的增加引起的。尽管石墨烯与铱的相互作用较弱，但发现其热膨胀为正，这与独立式石墨烯相反。石墨烯的结构及其变化对制备条件非常敏感。所有这些效应都与石墨烯的初始生长和随后的分步钉扎一致。
2012-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Graphene Intercalation: A Route to Graphene Modulation and Unique 2D Materials
在2004年首次报道之后的几年里，原子物种通过外延石墨烯层的嵌入才开始。插层对石墨烯电子性质的影响是众所周知的;然而，插层剂本身也可以表现出自然界中没有发现的有趣的性质。这表明外延石墨烯嵌入研究的重点转移可能会导致对许多新形式的传统3D材料的富有成效的探索。在下面的前瞻性综述中，我们总结了用于实现和表征EG插层的主要技术，并介绍了一种新的，简便的方法来容易地实现石墨烯/碳化硅界面处的金属插层。我们表明，简单的热蒸发为基础的方法可以有效地取代复杂的合成技术，实现大规模的非难熔金属的插层。我们还表明，这些方法可以扩展到基于插层的复合材料的形成。二维（2D）银（2D-Ag）和大规模二维氮化镓（2D-GaNx）被用来证明这些方法。
2019-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle Chirality in Epitaxial Graphene Probed at the Nanometer Scale
石墨烯由于其准粒子的对称性而表现出非常规的二维电子性质，这导致了赝自旋和电子手征的概念。在这里，我们报告说，扫描隧道显微镜可以用来探测这些独特的对称性在纳米尺度。它们被反映在由杂质弹性散射产生的量子干涉图样中，并且它们可以直接从其快速傅里叶变换中读取。我们的数据，辅以理论计算，表明在SiC（0001）上外延石墨烯的赝自旋和电子手性对应于理想石墨烯的预测。
2008-11-17 cond-mat.mtrl-sci
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
Nano selective area growth of GaN by MOVPE on 4H-SiC using epitaxial graphene as a mask: towards integrated III-nitride / graphene / SiC electronics and optoelectronics
我们报告的高品质的三角形GAN纳米台面的生长，30 nm厚，在4 H-SiC的C-面使用纳米选择性区域生长（NSAG）与图案化的外延生长在SiC上的石墨烯作为嵌入式掩模。NSAG解决了氮化物异质外延生长中的缺陷晶体问题，高迁移率石墨烯薄膜可以很容易地在GaN基光电子器件中提供背面低耗散电极。该方法包括首先通过碳化硅的约束控制升华在4 H-SiC的C面上生长5-8个石墨烯层的膜。然后将石墨烯膜图案化，并在石墨烯中蚀刻75纳米宽的开口阵列，露出SiC衬底。随后通过金属有机气相外延生长30纳米厚的GAN。GAN纳米台面在SiC上以完美的选择性外延生长，在通过石墨烯图案化的开口中，在石墨烯上没有成核。在SiC上的台面的向上或向下的取向，它们的三角形刻面，和横截面扫描透射电子显微镜显示，它们是双相的。核心是闪锌矿单晶，周围环绕着单晶六方纤锌矿。GAN晶体纳米台面没有穿线位错，也没有显示任何V-坑。该NSAG工艺潜在地导致高质量III族氮化物在晶片可扩展外延石墨烯/碳化硅平台上的集成。
2015-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Massless Dirac fermions in epitaxial graphene on Fe(110)
利用角分辨光电子能谱研究了丙烯化学气相沉积法在Fe（110）衬底上生长的石墨烯。无质量的狄拉克费米子的存在被一个完整的狄拉克锥的观测清楚地证明了。与Ni（111）和Co（0001）不同，Fe（110）在石墨烯上施加了强各向异性的准一维结构。超晶格效应的某些特征出现在其σ带的色散中，但是狄拉克锥没有揭示任何可检测的超晶格或量子尺寸效应，尽管石墨烯的ε是在Ir（111）上建立的二维石墨烯超晶格中的两倍大。
2012-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene prepared by chemical vapor deposition on single crystal thin iridium films on sapphire
采用脉冲激光沉积法在蓝宝石晶片上制备了几纳米厚的单晶Ir薄膜，并在薄膜上生长了均匀的单层石墨烯。这些石墨烯层具有单一的晶体取向和非常低的缺陷密度，如衍射、扫描隧道显微镜和拉曼光谱所示。它们的结构质量与在Ir块体单晶上生产的石墨烯的结构质量一样高，即比迄今为止使用的金属薄膜上的结构质量高得多。
2011-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Contribution of the buffer layer to the Raman spectrum of epitaxial graphene on SiC(0001)
我们报告了一个拉曼光谱研究的所谓的缓冲层与$(6\sqrt3\times6\sqrt3)R30^{\circ}$周期性，形成外延石墨烯和SiC（0001）之间的本征界面结构。我们表明，这种界面结构导致在拉曼光谱中的D-和G-带的范围内的频率的石墨烯，并讨论其形状和强度的非零信号。从头算声子计算表明，这些功能可以归因于缓冲层的振动态密度。
2012-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Interface induced room-temperature ferromagnetism in hydrogenated epitaxial graphene
由于石墨烯的主要表面特性，它非常适合与外部原子和/或分子官能化，从而导致大量新的和有趣的现象。在这里，我们展示了氢官能化外延石墨烯在SiC上的铁磁特性。这种材料中的铁磁性并不直接明显，因为它本质上仅由非磁性成分组成。然而，我们的研究结果表明，强铁磁性，这不能用简单的磁性杂质来解释。铁磁性是SiC上氢化外延石墨烯所特有的，其中与界面缓冲层的相互作用发挥着至关重要的作用。我们认为，所观察到的铁磁性的起源是由电子相关效应的窄Si悬挂键（Si-DB）状态的缓冲层交换耦合到本地化状态的氢化石墨烯层。这形成了居里温度高于300 K的准三维铁磁体。
2013-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of charged particle energy loss in epitaxial with free-standing multilayer graphene
我们提出了一种形式和数值计算结果的能量损失的带电粒子散射在任意角度从外延生长的多层石墨烯（MLG）。它是比较与独立的石墨烯层。具体地说，我们研究了衬底诱导的能隙对其中一层的影响。间隙产生集体等离子体振荡，其特性在定性和定量上与无间隙石墨烯中的狄拉克费米子产生的振荡不同。无阻尼自持等离子体激元的波数的范围随着间隙的增加而增加，从而增加并红移MLG阻止功率用于带电粒子速度的某个范围。我们还应用我们的形式主义来解释实验获得的电子能量损失谱（EELS）数据的几个不同的功能。
2011-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Extraordinary epitaxial alignment of graphene islands on Au(111)
原始的单晶石墨烯显示出其二维蜂窝结构所产生的独特的显着电子特性。使用原位低能电子显微镜，我们表明，当沉积在（111）表面的Au碳形成这样的结构。所得单层外延膜通过以高密度成核的树枝状石墨烯岛的聚结形成。超过95%的这些岛可以相同地相对于彼此和Au衬底对准。值得注意的是，主要的岛取向不是更好的晶格匹配的30^{ \circ }旋转取向，而是其中石墨烯[01]和Au [011]面内方向平行的取向。外延石墨烯膜仅弱耦合到Au表面，这在轻微p型掺杂的石墨烯下保持其重构。无论取向如何，独立石墨烯的线性电子色散特性都得以保留。弱相互作用、非晶格匹配的衬底能够将石墨烯锁定到特定取向是令人惊讶的。然而，这种能力使Au（111）成为生长单晶石墨烯膜的有前途的基底。
2012-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam epitaxial growth of MoSe2 on graphite, CaF2 and graphene
我们报道了分子束外延（MBE）生长的二维（2D）材料二硒化钼（MoSe 2）在石墨，CaF 2和外延石墨烯的结构和光学性质。广泛的表征表明，2 H-MoSe 2生长的范德瓦尔斯外延在所有3个基板上的优选的晶体取向和Mo：Se的比例为1：2。在室温下（~1.56 eV）的光致发光在单层MoSe 2中在CaF 2和外延石墨烯上都观察到。带边吸收非常尖锐，在30年内<60 meV。通过提高Mo原子的迁移率来克服观察到的小晶粒将使MBE成为实现高质量2D材料和异质结构的强大技术。
2014-12-18 cond-mat.mtrl-sci
EELS study of the epitaxial graphene/Ni(111) and graphene/Au/Ni(111) systems
利用电子能量损失谱（EELS）研究了Ni（111）、石墨烯/Ni（111）和石墨烯/Au/Ni（111）嵌入体系在不同初始电子能量下的电子能量损失谱。石墨烯/Ni（111）系统的π等离子体激元激发的抛物线色散与块体原始石墨和插层石墨的相比以及与自由石墨烯的线性相比有所减少，反映了Ni（111）上石墨烯相对于独立石墨烯的电子结构的强烈变化。我们还发现，在Ni（111）上的石墨烯层下面插入金导致作为石墨烯/Ni（111）界面特征的EELS光谱特征消失。同时观察到π等离子体激元向较低的损失能量移动，表明Ni（111）上的强键合石墨烯的初始系统转变为准独立的类石墨烯状态。
2011-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Evolution in Surface Morphology of Epitaxial Graphene Layers on SiC Induced by Controlled Structural Strain
利用电子沟道衬度成像技术研究了外延石墨烯薄膜和6 H-SiC（0001）衬底表面形貌的演化。而薄膜厚度仅由生长温度决定，在恒定温度下增加生长时间会影响内应力和薄膜形态。超过8-10分钟的退火时间导致石墨烯膜被钉扎到的SiC台阶边缘的均方粗糙度增加，导致在室温下的压缩应力膜。较短的退火时间产生的梯田边缘的形态变化最小，并导致在冷却到室温后几乎无应力的膜。
2008-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Si Intercalation Beneath Epitaxial Graphene: Modulating Mott States at the SiC(0001) Interface
本研究通过三种制备方法实现SiC(0001)上外延石墨烯的Si插层，发现界面悬挂键态因在位排斥发生Mott-Hubbard金属-绝缘体转变，证实石墨烯传导电子对在位排斥的屏蔽作用，为带隙可调莫特绝缘体研究提供模板。
2025-06-09 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
Epitaxial Growth of Large-area Bilayer Graphene on Ru(0001)
在Ru（0001）表面外延生长了大面积的双层石墨烯（BG），并用低温扫描隧道显微镜对其进行了表征。BG的底层的晶格被拉伸了1.2%，而顶层没有应变。两层之间的晶格失配导致形成具有约21.5nm的周期性和AA-和AB-堆叠的混合物的莫尔图案。原子缺陷周围的root 3 X root 3超结构归因于离域π电子的谷间散射，表明生长态BG表现得像本征自立式石墨烯。
2014-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for a pressure-induced phase transition of few-layer graphene to 2D diamond
我们揭示了在水存在下压缩的少层石墨烯的金刚石化机制，为压力诱导形成2D金刚石提供了有力的证据。高压拉曼光谱提供了5层石墨烯和石墨在4-7 GPa范围内发生相变的证据。压力诱导相是部分透明的，并使硅衬底凹陷。我们结合的理论和实验结果表明，一个渐进的顶部-底部金刚石化机制，与金刚石，一个2D铁磁半导体的形成相一致。石墨烯上的高压X射线衍射表明六方金刚石的形成，与遮蔽符合金刚烯的体积极限一致。
2019-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of graphene-like silicon nano-ribbons
石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成二维蜂窝晶格（一个原子厚的石墨片）的平面单层，是目前纳米科学和纳米技术中最热门的材料。它在硅世界中具有挑战性的假设反射是创造的硅烯;在这里，我们已经证明了最近通过STM在Ag（110）上观察到的大规模平行阵列中自对准的硅纳米线是真正的硅烯纳米带。我们使用密度泛函理论的计算清楚地表明，Si原子倾向于在银衬底上形成六边形，呈蜂窝状，石墨烯状排列。
2008-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of Li deposition on epitaxial graphene/Ru(0001) islands
Li金属已经沉积在含有单层厚外延石墨烯岛的补丁的Ru（0001）单晶的表面上。使用低能电子显微镜和衍射使我们能够{ \em in situ}通过测量局部功函数来监测该过程，并在实空间和倒易空间中研究该系统，比较石墨烯上发生的变化与裸Ru（0001）表面上发生的变化。发现Li沉积降低石墨烯岛的功函数，但降低的程度远小于Ru（0001）表面的功函数，这对应于其在石墨烯覆盖层下方的嵌入。最后，扩散过程中的锂的石墨烯岛已监测光电子显微镜使用可见光激光。
2021-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Multilayer epitaxial graphene formed by pyrolysis of polycrystalline silicon-carbide grown on c-plane sapphire substrates
我们使用超高真空化学气相沉积在c平面蓝宝石晶片上生长多晶碳化硅（SiC），然后在真空中在1250和1450°C之间退火以产生外延多层石墨烯（MLG）。尽管多晶SiC的表面粗糙度和小的畴尺寸，但形成了共形MLG膜。通过平面化的SiC之前，石墨烯的生长，拉曼缺陷带的减少被观察到在最终的MLG.The石墨烯上形成的抛光SiC薄膜也表现出显着更有序的逐层生长和增加的载流子迁移率相同的载流子密度作为非抛光样品。
2011-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Selective epitaxial growth of graphene on SiC
我们提出了一种创新的方法，选择性外延生长的几层石墨烯（FLG）上的预图案化的SiC衬底。该方法涉及，连续，溅射的AlN薄层上的单晶SiC衬底，然后，图案化它与电子束光刻（EBL）和湿法蚀刻。来自SiC衬底的Si的几个原子层的升华仅通过选择性蚀刻的AlN层发生。在无AlN区域中~1582 cm-1处的拉曼G带的存在被用来验证这一概念，它给出了选择性FLG生长的绝对证据。
2008-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Implanted Bottom Gate for Epitaxial Graphene on Silicon Carbide
我们提出了一种技术来调整外延石墨烯的电荷密度，通过静电栅极是埋在碳化硅衬底。其结果是一种设备，其中石墨烯仍然可以用于进一步的操作或研究。通过将氮或磷注入到碳化硅晶片中以及随后的石墨烯生长，可以使用标准半导体技术常规地制造器件。我们已针对室温和低温操作优化了样品。根据注入剂量和温度，我们在两个选通制度。在第一种中，门控机制类似于MOSFET，第二种是基于碳化硅半导体的调谐空间电荷区。我们提出了一个详细的模型，描述了两个浇口制度和之间的过渡。
2011-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Low temperature crystallization of diamond-like carbon films to graphene by low energy plasma surface treatment
采用等离子体表面改性技术在绝缘类金刚石薄膜上制备石墨烯。结果表明，通过脉冲氩等离子体处理和在350 \degreeC下的热退火的组合，可以实现无定形碳到石墨烯的部分结晶。观察到的拉曼光谱对于缺陷石墨烯是典型的-分裂的D-和G-峰以及宽的2D-峰。这一结果非常令人鼓舞，我们希望通过改进这项技术，可以制造出无缺陷的石墨烯，这种石墨烯可以用于电子产品，而不会转移到其他衬底上。
2012-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Conductance Probing of Oxygen Vacancies in SrTiO3 Epitaxial Thin Film Using Graphene
研究了外延SrTiO 3（STO）薄膜上单层石墨烯的量子霍尔电导，以了解氧空位在决定STO介电性能中的作用。随着栅极电压扫描范围在我们的设备中逐渐增加，我们观察到从石墨烯中的滞后电导行为证明的氧空位的系统生成和湮灭。此外，基于实验观察到的有效电容和电压扫描范围之间的线性标度关系，一个简单的模型被构造来体现STO与氧空位的介电性能之间的关系。石墨烯中固有的量子霍尔电导可以被认为是一种灵敏、稳健和非侵入性的探针，用于理解复杂过渡金属氧化物中的电子和离子现象，而不会损害下面的氧化物层。
2017-05-16 cond-mat.mtrl-sci
