Rotational stacking and its electronic effects on graphene films grown on 4H-SiC$(000\bar{1})$
利用低能电子衍射和表面X射线衍射研究了在SiC $(000\bar{1})$表面生长的多层石墨烯的堆积顺序。我们发现，薄膜中含有高密度的旋转堆垛层错所造成的三种类型的旋转石墨烯：片旋转$30^\circ$和$\pm 2.20^\circ$相对于SiC衬底。这些角度是独特的，因为它们对应于分层石墨烯的相称相，与其本身和SiC衬底两者。{ \it Ab intio}计算表明，这些旋转相使相邻的石墨烯层电子解耦。在断层边界处来自石墨烯的能带结构在$K$ -点（狄拉克锥）处显示线性能量色散，几乎与单个石墨烯片相同。
2007-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Strain relaxation in GaN grown on vicinal 4H-SiC(0001) substrates
利用X射线衍射（XRD）、拉曼散射（Raman Scattering）和阴极发光（CL）等方法研究了金属有机化学气相沉积（MOCVD）法在[0001]向[11-20]轴方向切去0、3.4和8个切角的4 H-SiC衬底上生长的GAN层的应变。应变松弛机制进行了分析，为每个错切角。在微观尺度上，由于贯穿位错在整个表面上的均匀分布，生长在同轴衬底上的GAN层具有轻微的和均匀的面内拉伸应力。在斜切衬底上生长的GAN层呈现裂纹，分离具有更强的面内拉伸应力但更弹性应变的区域。这些层中涉及的塑性松弛机制归因于在错向表面（位错和堆垛层错）上的阶跃流动生长和在冷却时的附加热弹性应力的宏观塑性释放（裂纹）。
2007-02-21 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
Quasi-Freestanding Multilayer Graphene Films on the Carbon Face of SiC
利用高分辨角分辨光电子能谱研究了生长在SiC碳表面上的石墨烯和掺杂石墨烯的电子能带结构，观察到相邻层之间的旋转和AB-堆叠。将准独立AB-双层的能带结构与在SiC的Si面上生长的双层石墨烯直接比较，以研究衬底对外延石墨烯的电子性质的影响。我们的研究结果表明，从电子的角度来看，由于石墨烯层之间的旋转，C面膜几乎是独立的。
2011-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Highly-ordered graphene for two dimensional electronics
随着对石墨烯基电子器件的兴趣不断扩大，生长高质量的石墨烯薄膜至关重要。在真空中从4 H-SiC（0001）Si端接的）表面升华Si是在半导体上生产外延石墨烯片的经证明的方法。在本文中，我们表明，从SiC $(000\bar{1})$（C-终止）表面生长的石墨烯比以前生长在SiC（0001）上的石墨烯具有更高的质量。在C面上生长的石墨烯可以具有比在Si面上生长的结构域尺寸大三倍以上的结构域尺寸，同时将来自升华的SiC衬底无序减少一个数量级。
2006-04-07 cond-mat.mtrl-sci
An atomic force microscopy and optical microscopy study of various shaped void formation and reduction in 3C-SiC films grown on Si using chemical vapor deposition
用光学显微镜和原子力显微镜研究了Si衬底上外延3C-SiC薄膜中各种形状不规则的空洞以及规则的三角形和正方形空洞的形成。在电阻加热化学气相沉积反应器中，用六甲基二硅烷在Si（001）和（111）衬底上异质外延生长了3C-SiC薄膜。已清楚地观察到的Si衬底的取向在确定的空隙的形状的影响。此外，生长周期和生长温度被认为是控制空洞尺寸、密度和形状的主要参数。通常，空隙沿{111}面刻面，但取决于生长条件，也观察到具有较高表面能的其它刻面。最后，通过适当的生长技术，空隙的尺寸和密度显著减小。
2019-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Faulted loop nucleation and dopant activation in Al-implanted 4H-SiC
TU Wien（维也纳工业大学）；Silvaco Europe Ltd.（Silvaco欧洲有限公司）
本研究通过分子动力学模拟揭示，Al注入4H-SiC在高温下形成故障环降低Al激活，而低温注入可提高激活效率。
2026-09-21 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
Growth of thin graphene layers on stacked SiC surface in ultra high vacuum
我们展示了一种在超高真空条件下在SiC的C面上制备薄石墨烯层的技术。一个堆栈的两个SiC衬底，包括一个半开放的腔在界面上被用来部分限制耗尽的Si原子从样品表面在生长过程中。我们观察到，这种配置显着减缓石墨烯的生长，以容易控制的速度在超高真空环境中的C面SiC。低能电子衍射和拉曼光谱的测量结果与堆叠配置生长的样品进行了比较，通过使用裸UHV升华工艺生长的样品。
2011-09-08 cond-mat.mtrl-sci
GaN Nucleation Landscape on Patterned Sapphire Shaped by the Growth Temperature of Directly Grown Boron-Compound Masks
Kyung Hee University（庆熙大学）；Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）
研究直接生长的硼化合物掩模生长温度如何通过调控蓝宝石表面局部可及性，改变GaN在圆形SiO2开口内的成核位置分布，并利用动力学蒙特卡洛模拟解释实验趋势。
2026-06-16 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
3C-SiC grown on Si by using a Si$_{1-x}$Ge$_x$ buffer layer
立方碳化硅（3C-SiC）是用于高功率和新一代器件的新兴材料，但高质量3C-SiC层的开发仍然代表着科学和技术挑战，特别是当在Si衬底上生长时。在本讲座中，我们将讨论在外延层和衬底之间使用缓冲层，以减少缺陷并提高SiC外延膜的整体质量。特别是，我们发现外延膜的形貌和质量取决于碳化温度和Ge的浓度在Si 1-xGex/SiC界面附近。界面处的Ge偏析影响膜质量，并且特别地，接近界面处的>12%的[Ge]导致多晶的形成，而接近10%的[Ge]引起镜面状形态。此外，通过微调Ge浓度和碳化温度，实现了比在裸硅上生长的SiC所观察到的晶体质量更高的晶体质量。
2020-01-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Molybdenum Disulphide Nanoflakes Grown by Chemical Vapour Deposition on Graphite: Nucleation, Orientation, and Charge Transfer
化学气相沉积法在石墨烯上生长的二维二硫化钼是一种在光电子学和催化领域有应用前景的范德华体系。为了扩展对二硫化钼在石墨烯上的生长和固有性质的基本理解，二硫化钼在高度取向的热解石墨上是合适的模型系统。在这里，我们表明，实验和密度泛函理论计算，二硫化钼薄片生长在两个方向。其中一个方向在能量上是优选的，另一个方向旋转30度。由于我们的计算证实的高能量势垒的两个方向是稳定的，在室温下，它们的开关只能被迫由外部刺激，即通过扫描隧道显微镜尖端。结合开尔文探针显微镜和拉曼光谱测量表明，具有几百纳米的典型尺寸的薄片比经常研究的剥离的二硫化钼单层掺杂少。
2019-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Clustering of vacancy defects in high-purity semi-insulating SiC
用正电子寿命谱研究了半绝缘碳化硅中的本征空位缺陷。该材料显示含有（i）由4- 5个缺失原子组成的空位簇和（ii）与Si空位相关的带负电荷的缺陷。与团簇结合的总开放体积与生长态和退火态材料的电阻率相关。我们的研究结果表明，硅空位相关的复合物电补偿生长的材料，但迁移，以增加在退火过程中的集群的大小，导致电阻率的损失。
2006-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Giant magneto-optical Kerr enhancement from films on SiC due to the optical properties of the substrate
我们报告了一个巨大的增强中红外（MIR）磁光复合克尔角（反射光的偏振变化）在各种材料上生长的SiC。在外延生长的多层石墨烯中，克尔角增强了68倍，这与克尔信号建模非常一致。在SiC和Al掺杂体SiC上生长的Fe薄膜中也观察到了很强的克尔增强。我们的实验和建模表明，增强发生在高能量的SiC reststrahlen带的实分量的复折射率n通过统一的边缘。此外，由于当n=1时信号大大增强，因此预测对于自支撑膜，在整个可见/红外（IR）光谱上存在增强。我们还预测了类似的巨大增强的法拉第（传输）和克尔旋转的薄膜上的超材料基板的折射率n=-1。这项工作表明，在MOKE测量中使用的衬底必须仔细选择时，调查磁光材料与弱MOKE信号或设计时，MOKE为基础的光电子器件。
2019-01-19 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
Determination of the graphene growth mode on SiC(0001) and SiC(000-1)
我们已经确定了石墨烯在SiC（000 - 1）和SiC（000-1）上的生长模式，使用超薄的，同位素标记的Si 13 C“标记层”外延生长在Si 12 C表面上。通过在升高的温度下热分解形成少层石墨烯覆盖层。对于两个表面终端（Si面和C面），我们发现13 C主要位于最外面的石墨烯层中，这表明在分解过程中，新的石墨烯层在现有的石墨烯层下面形成。
2011-08-12 cond-mat.mtrl-sci
High purity semi-insulating 4H-SiC epitaxial layers by Defect-Competition Epitaxy
在Si面4 H-SiC上，通过保持较高的C/Si比（1.3-15），系统地生长了厚的、高纯度的半绝缘（SI）同质外延层，其电阻率为\geq 109Ω·cm，C/Si比<1.3时生长的低掺杂外延层与C/Si比>1.3时生长的SI外延层的二次离子质谱比较表明，二者的残留杂质浓度差别不大。杂质浓度与测量电阻率的调和表明，补偿陷阱浓度约为1015 cm-3，只存在于硅外延层。高分辨率光诱导瞬态谱（HRPITS）鉴定为Si空位相关的深中心，没有检测到EH 6/7和Z 1/2能级。寿命约为5 ns，建议在快速开关功率器件中应用。
2011-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Step-edge instability during epitaxial growth of graphene from SiC(0001)
石墨烯独特的电子性质提供了在微电子向纳米电子发展时取代硅的可能性。在碳化硅上外延生长的石墨烯在这方面是特别有吸引力的，因为SiC本身是有用的半导体，并且通过适当地操纵生长条件，可以产生表现出器件应用所需的理想二维石墨烯的所有传输性质的外延膜。然而，很少或根本不了解实际的生长动力学，这可能是需要为未来的过程控制。作为在这个方向上的一个步骤，我们提出了一个局部的热释放机制来解释手指状结构时观察到的石墨烯生长的SiC（0001）的阶梯流分解。使用一个连续的运动方程的形状演变的移动步骤，线性稳定性分析预测是否一个直线移动步骤的形状扰动生长或衰减作为生长温度的函数，在生长过程中保持的Si的背景压力，和惰性缓冲气体的有效性，以阻止Si原子从晶体表面逃逸。该理论给出了半定量的协议与实验观察到的手指之间的特性分离时，石墨烯生长在低压感应炉或在真空条件下。
2009-07-09 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
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
Thermal decomposition and chemical vapor deposition: a comparative study of multi-layer growth of graphene on SiC(000-1)
本工作提出了一种比较的结构，化学和电子性能的多层石墨烯生长在SiC（000-1）通过使用两种不同的生长方法：热分解和化学气相沉积（CVD）。利用原子力显微镜（AFM）对样品的形貌进行了研究，并利用扫描电子显微镜（SEM）对样品进行了大规模的观察。拉曼光谱用于评估多层石墨烯的结晶度和电子行为，并以非侵入性方式估计其厚度。虽然用两种不同方法获得的样品的结晶度是相当的，但我们的结果表明，CVD方法允许更好地控制生长的石墨烯的厚度。
2018-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Ge quantum dot arrays grown by ultrahigh vacuum molecular beam epitaxy on the Si(001) surface: nucleation, morphology and CMOS compatibility
本文研究了用双真空分子束外延技术在Si（001）表面生长Ge团簇阵列的形貌、成核和生长问题。在低（<600 ℃）和高（>600 ℃）Ge沉积期间量子点成核的差异。C）温度的高分辨率扫描隧道显微镜研究。本文提出了两种锗壳--金字塔形和楔形--生长的原子模型。探索了Ge量子点阵列在低温下的生长周期。讨论了降低阵列形成温度的问题，重点讨论了整个工艺的CMOS兼容性，特别关注了降低Si（001）表面预生长清洗处理温度的方法，这是Ge/Si（001）量子点密集阵列形成工艺的关键和最高温度阶段。Si清洁表面制备的温度（其最终高温步骤通常在结构沉积之前直接在MBE室中进行）决定了基于Ge-QD阵列的器件的形成工艺与CMOS制造周期的兼容性。提出了在预清洗过程中硅表面湿化学腐蚀的最后阶段进行氢化处理，以有效降低硅晶片生长前退火温度的可能途径。
2011-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the SiC surface - a morphology study on the epitaxial growth of graphene and its buffer layer
我们使用原子力显微镜研究了石墨烯缓冲层的生长和碳化硅衬底表面的台阶聚束行为。局部缓冲层域的形成被确定为不期望的高步骤的边缘的起源与一个一般模型的步骤动态的预测非常一致。所应用的聚合物辅助升华生长方法表明，抑制这种行为的关键原理是缓冲层的均匀成核。以这种方式，碳化硅表面被稳定化，使得在各种碳化硅衬底表面上的石墨烯生长期间可以保留超平坦表面。实验结果的分析描述了不同的生长模式，通过强调缓冲层成核和临界质量传输过程的重要性，扩展了目前对外延石墨烯生长的理解。
2017-07-10 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
Study of Growth Properties of InAs Islands on Nucleation Sites Defined by Focused Ion Beam
本工作描述的形态和结晶性能的InAs岛上生长的模板上创建的聚焦离子束（FIB）磷化铟（InP）衬底。在InP（001）表面上形成规则排列的浅孔，作为金属有机物气相外延生长InAs岛的优先成核位置。使用范围从$10^{15}$到$10^{16}$ $Ga^{+}$ / $cm^{2}$的离子剂量，并且岛生长两个亚单层覆盖。我们观察到在FIB产生的空腔的内表面中形成簇，并且表明对于低剂量模板，纳米结构主要是相干的，而用大离子剂量创建的模板导致具有较大岛密度的不相干岛的生长。修改后的岛的生长描述了一个简单的模型的基础上的表面电位和净吸附原子流的空腔。我们观察到，所获得的形态从粗化和聚结机制之间的竞争。
2016-03-15 cond-mat.mtrl-sci
High growth rate 4H-SiC epitaxial growth using dichlorosilane in a hot-wall CVD reactor
在垂直热壁化学气相沉积系统中，在（0001）80离轴衬底上以高速生长了厚的、高质量的4 H-SiC外延层。我们讨论了使用二氯硅烷作为Si-前体4 H-SiC外延生长，因为它提供了最直接的分解途径到SiCl 2，这是氯化化学中的主要生长物种。通过限制氢蚀刻速率直到系统在期望的生长温度下平衡来获得镜面表面形态。生长膜的RMS粗糙度范围为0.5-2.0 nm，具有非常少的形态缺陷（胡萝卜、三角形缺陷等）。同时能够实现30-100 \mum /hr的生长速率，比大多数常规生长高5-15倍。在很宽的C/Si比范围内观察到位置竞争外延，记录的掺杂浓度<1 × 1014 cm-3。X-射线摇摆曲线表明，外延层的结晶度高，与观察到的线宽为7.8 arcsec窄，而微波光电导衰减（\muPCD）测量表明，这些薄膜具有高注入（双极）载流子寿命在2 \mus的范围内。
2010-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Aluminum oxide nucleation in the early stages of atomic layer deposition on epitaxial graphene
采用原子力显微镜（AFM）和拉曼光谱（Raman）研究了在碳化硅（4H-SiC）表面单层外延石墨烯（EG）上直接原子层沉积（ALD）过程中氧化铝（Al2O3）的成核和生长机制。与对于其他类型的石墨烯通常观察到的相反，在EG的情况下观察到大且均匀密度的成核位点，并且归因于EG/SiC界面处缓冲层的存在。沉积过程的特征在于在非常早期的阶段中的Al2O3岛生长，随后在仅40个ALD循环之后由于岛聚结而形成连续的Al2O3膜（2.4 nm厚），以及随后的逐层生长。拉曼光谱分析表明ALD工艺对EG的缺陷密度和掺杂的影响很小。EG应变也几乎不受岛屿生长和合并的制度中的沉积，而一个显着的增加后，观察到一个紧凑的Al2O3膜的形成。所获得的结果对于需要集成超薄高k绝缘体的外延石墨烯的器件应用具有重要影响。
2020-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Scalable control of graphene growth on 4H-SiC C-face using decomposing silicon nitride masks
石墨烯的图案化是器件制造的关键。我们报告了一种通过在石墨化之前沉积120 nm至150 nm厚的氮化硅（SiN）掩模来增加或减少在碳化硅C面（000-1）上生长的外延石墨烯的层数的方法。在这个过程中，我们发现，由富硅SiN掩模覆盖的区域比非掩模区域多一至四层。相反，富N SiN使厚度减小三层。在这两种情况下，掩模在石墨化完成之前分解。通过拉曼光谱、原子力显微镜（AFM）和传输数据观察到，在掩蔽区域生长的石墨烯显示出良好的质量。通过调整生长参数，获得了选择性石墨烯生长和亚微米图案。
2014-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Phase Evolution and Substrate-Dependent Nucleation of Quartz GeO$_2$ Films Grown by MOCVD on r- and c-Plane Sapphires
该研究系统考察MOCVD在r面与c面蓝宝石上生长GeO$_2$薄膜的非晶—石英相转变及成核形貌，揭示生长时间、温度和衬底取向对结晶行为的影响。
2025-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Selective epitaxial growth of GaAs on Ge by MOCVD
我们有选择地生长薄外延GaAs薄膜的Ge衬底上的援助的200 nm的薄SiO2掩模层。选择性生长的结构具有从1 μ m宽到1 × 1mm 2的大面积的横向尺寸。在Ge衬底上生长GaAs的标准生长程序的生长揭示了掩模区域上的GaAs成核的有限量和由III族前体在掩模区域上和气相中的扩散引起的强负载效应。生长压力的降低抑制了GaAs在掩模区域上的成核，并强烈地降低了负载效应，但有利于在GaAs中产生反相畴。一个优化的生长过程，包括在高压下生长的13 nm薄的成核层，然后通过低压生长的GaAs。这种优化的生长过程抑制了GaAs在掩模区域上的成核，并且是减少加载效应和抑制GaAs中的反相畴生长之间的良好折衷。X射线衍射和光致发光测量表明选择性生长层的良好的微观特性。
2007-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Polarity Effect on the Heteroepitaxial Growth of BxC on 4H-SiC by CVD
本研究探究了衬底极性对4H-SiC上BₓC的CVD生长的影响，发现Si面直接生长仅得多晶膜、C面高C/B比可实现异质外延，预硼化处理可使两种极性衬底均实现异质外延，并提出了相关成核机制。
2024-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication technology for high light-extraction ultraviolet thin-film flip-chip (UV TFFC) LEDs grown on SiC
深紫外（UV-C）AlGaN发光二极管（LED）的光输出由于其较差的光提取效率（LEE）而受到限制。为了提高AlGaN发光二极管的发光效率，我们开发了一种将生长在SiC上的AlGaN发光二极管加工成具有高发光效率的薄膜倒装芯片发光二极管（TFFC LED）的制造技术。该工艺通过晶圆到晶圆键合将AlGaN LED外延层转移到新衬底上，并通过使用停止在AlN缓冲层处的高选择性SF6等离子体蚀刻去除吸收SiC衬底。我们优化了电感耦合等离子体（ICP）SF6蚀刻参数，以开发具有高可靠性和精确外延控制的衬底去除工艺，而不会产生微掩模缺陷或降低等离子体蚀刻系统的健康状况。在高射频偏压（400 W）下，SF6等离子体刻蚀SiC的速率约为46 μm/hr，在低射频偏压（49 W）下，刻蚀速率约为7 μm/hr，SiC和AlN之间具有很高的刻蚀选择性。SiC和AlN之间的高SF6蚀刻选择性对于去除SiC衬底并暴露原始光滑的AlN表面是必不可少的。我们展示了外延转移过程中制造高光提取TFFC LED从AlGaN LED生长在SiC上。为了进一步增强光提取，暴露的N面AlN在稀KOH中被各向异性蚀刻。在室温下KOH粗化后，AlGaN LED的LEE提高了约3倍。该AlGaN TFFC LED工艺建立了通向高外部量子效率（EQE）和功率转换效率（PCE）UV-C LED的可行路径。
2018-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Growth and Characterization of Bulk Aluminum Nitride by Physical Vapor Transport
氮化物基材料技术发展中的一个主要问题是衬底的选择。这些层的结构和光学性质与外延生长中使用的衬底材料密切相关。关键问题包括衬底和外延层的晶格匹配以及衬底和外延层之间的热膨胀差异。由于氮在氮化镓（GAN）上具有极高的蒸气压，因此很难生产纯GAN衬底，目前几乎所有的氮化物基器件都是通过在蓝宝石或碳化硅（SiC）上异质外延来制造的。或者，AlN具有显著较低的氮蒸气压，并且可以以块体形式生长。在本文中，我们报告了我们的结果，在AlN的生长的物理气相传输。建立了一个理论模型来研究生长过程，以确定最佳的生长参数。研究了几种不同的晶种，奇异的6 H-SiC、3.50离轴6 H-SiC和80离轴4 H-SiC，以及通过氢化物气相沉积在硅衬底上生长的AlN（随后通过蚀刻去除硅衬底）。俄歇电子显微镜，透射电子显微镜，和各种X射线衍射技术被用来研究生长的样品。
2002-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Edge states and ballistic transport in zig-zag graphene ribbons: the role of SiC polytypes
在6 H-SiC面上生长的锯齿形边缘石墨烯带是弹道导体。已经假设在4 H-SiC上生长的锯齿形石墨烯带也将是弹道的。然而，在这项工作中，我们表明SiC多型体很重要;弹道石墨烯带只在6 H SiC上生长。4 H和4 H钝化带是扩散导体。详细的光电子发射和显微镜研究表明，6 H-SiC侧壁锯齿形带是金属与一对n掺杂的边缘状态与不对称的边缘终端，相比之下，4 H-SiC锯齿形带强烈结合到SiC，严重扭曲带的$π$ -带。$\text{H}_2$ -钝化的4 H带返回到金属状态，但没有显示出边缘状态的证据。
2019-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wafer-scale Epitaxial Graphene Growth on the Si-face of Hexagonal SiC (0001) for High Frequency Transistors
在2英寸SiC晶片的Si表面上生长了多达两层的外延石墨烯，显示出室温霍尔迁移率高达1800 cm^2/Vs，从无栅的160微米x 200微米霍尔棒测量，从顶栅的1微米x 1.5微米霍尔棒测量，高达4000 cm^2/Vs。生长过程涉及在含Si气体中SiC的清洁步骤，随后在氩气中退火步骤以形成外延石墨烯的组合。这种石墨烯的结构和形态的特征在于使用AFM，HRTEM和拉曼光谱。此外，使用在SiC的Si面上生长的外延石墨烯制造了栅极长度为240 nm的峰值截止频率fT为100 GHz的顶栅型射频场效应晶体管（RF-FET），其霍尔迁移率在未栅控霍尔条中高达1450 cm^2/Vs，在顶栅控霍尔条中高达1575 cm^2/Vs。这是迄今为止从任何种类的石墨烯测量的最高截止频率。
2010-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Comments on the paper: An extensive investigation on nucleation, growth parameters, crystalline perfection, spectroscopy, thermal, optical, microhardness, dielectric and SHG studies on potential NLO crystal Ammonium Hydrogen L-tartarte
本文作者报道了用L-谷氨酰胺和L-酒石酸按1：1的摩尔比生长L-酒石酸氢铵（1）。本文描述了与1的特征有关的许多批评观点。
2015-07-24 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
Temperature dependent behavior of localized and delocalized electrons in nitrogen-doped 6H SiC crystals as studied by electron spin resonance
本文研究了用Lely法和升华三明治法生长的n型6 H-SiC晶体中氮施主的电子自旋共振（ESR）谱的温度行为，施主浓度为10^17 cm^（-3），温度范围为60-150 K。在T>=80 K的ESR谱中观察到一个宽的信号，具有洛伦兹线形，gpar=2.0043（3），gper=2.0030（3），这在文献中以前被归属于1 s（E）激发态的N施主。通过对ESR谱线的线形、线宽和g张量的分析，我们将此信号归因于传导电子。在T>80 K时，CE ESR信号的出现是由于N施主的1 s（A）基态和1 s（E）激发态电子电离到导带，而Nk 1，k 2施主的超精细（hf）分裂随温度升高而减小则归因于hf分裂的运动窄化效应. CE ESR线宽的温度依赖性由指数规律（Orbach过程）描述，其中活化能对应于驻留在准立方位置（Nk 1，k2）的N的1 s（A1）和1 s（E）能级之间的能量分离。通过对非接触法测量的微波电导率与温度关系的理论分析表明，由于两种样品中费米能级的位置不同，Lely生长样品中Nk 1，k2施主的能级和SSM生长的6 H SiC中六方晶系Nh的能级都发生了自由电子的电离
2015-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-assisted nucleation of ultra-thin dielectric layers on graphene by atomic layer deposition
我们报告了在单层石墨烯上通过非籽晶原子层沉积生长的Al 2 O3薄膜的润湿性的大的改善，而不产生点缺陷。这种增强的润湿是通过使用由下面的金属衬底在石墨烯表面上诱导的极性陷阱来大大增加成核密度来实现的。然后通过标准方法将所得的Al 2 O3/石墨烯叠层转移到SiO2。
2014-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Few layers graphene on 6H-SiC(000-1): an STM study
我们已经通过扫描隧道显微镜（STM）分析了由在6 H-SiC的C终止面上生长的几个（3-5个）石墨烯层制成的薄膜，以确定在该材料中报道的方位角无序的性质。我们观察到的超结构被解释为莫尔图案由于连续层之间的取向差角。堆垛层错的存在预计会导致电子性质，使人联想到单层石墨烯，即使是多层样品。我们的结果表明，这种明显的电子退耦层可以显示在STM数据。
2008-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Magnetotransport Properties of Quasi-Free Standing Epitaxial Graphene Bilayer on SiC: Evidence for Bernal Stacking
我们研究了SiC上的准独立外延石墨烯双层的磁输运性质，该石墨烯双层是通过在Ar中的大气压石墨化，然后通过H $_2$插层而生长的。在电荷中性点的纵向电阻表现出绝缘行为，它遵循的温度依赖性与可变范围跳跃运输在带隙状态一致。在垂直磁场中，我们观察到了填充因子为4倍（$ν$）的量子霍尔态（QHS），以及在$ν=0$和$ν=6$的破谷对称性QHS.这些结果明确地表明，在SiC的Si面上生长的准自立式石墨烯双层表现出Bernal堆叠。
2011-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth mechanism for epitaxial graphene on vicinal 6H-SiC(0001) surfaces
众所周知，无法在SiC（0001）上生长具有特定层数的大的良好有序的石墨烯。生长涉及几个竞争过程（Si解吸、碳扩散、岛形核等），并且由于高温，还不可能确定生长机制。使用扫描隧道显微镜和最初的邻位6 H-SiC（0001）样品，我们确定了导致双层石墨烯形成的微观过程的顺序。相邻的台阶以不同的速度缩回，当较高速度的台阶赶上较慢移动的台阶时，释放的碳产生特征性的“指状物”。这些工艺基于来自步骤的不同的Si解吸速率，并且如果使用更快的加热速率则可以避免。我们还表明，更快的速率导致单层石墨烯膜延伸超过许多微米。
2008-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Atmospheric pressure graphitization of SiC(0001)- A route towards wafer-size graphene layers
我们研究了在SiC（0001）衬底上外延生长的石墨烯薄膜，采用Ar气氛代替真空气氛进行退火。使用AFM和LEEM，我们观察到显着改善的表面形态和石墨烯域的大小。对单层石墨烯薄膜的霍尔测量显示，室温下载流子迁移率约为1000 cm^2/Vs，27 K下约为2000 cm^2/Vs。这里介绍的生长过程建立在技术上可行的基础上的石墨烯膜的合成。
2008-08-08 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
Epitaxial Graphenes on Silicon Carbide
综述了在SiC晶体六方基面上外延生长石墨烯的材料科学研究进展。结果表明，在Si端SiC（0001）表面上外延生长的石墨烯与在C端SiC（000 - 1）表面上外延生长的石墨烯有很大的不同，并讨论了这些石墨烯的物理结构。描述了每种类型的外延石墨烯的独特的电子结构和输运性质，以及外延石墨烯器件的发展进展。这种材料系统具有丰富的微妙之处，并且在两个极性面上生长的石墨烯在重要方面有所不同，但是在这些外延石墨烯中发现了理想石墨烯的所有显着特征，并且已经实现了多GHz器件的晶圆级制造。
2010-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Small scale rotational disorder observed in epitaxial graphene on SiC(0001)
在电子设备中使用石墨烯的兴趣激发了对这种非凡材料的研究爆炸。简单的线性狄拉克锥能带结构提供了一个独特的可能性，研究其更精细的细节，角分辨光电子能谱学（ARPES）。事实上，ARPES已经在金属衬底上生长的石墨烯上进行，但电子应用需要绝缘衬底。通过碳化硅（SiC）的热分解生长的外延石墨烯由于所产生的大规模、均匀的石墨烯层而为此是理想的候选者。SiC上外延石墨烯的实验光谱函数已经被广泛研究。然而，到目前为止，费米面的谱宽各向异性的原因尚未确定。在目前的工作中，我们表明，通过比较的光谱函数的半经验模型，各向异性是由于小规模的旋转无序（$\sim\pm$ 0.15 $^{\circ}$）的石墨烯在SiC（0001）样品上生长的石墨烯域。除了在理解石墨烯的电子结构方面的直接好处之外，这项工作还提出了一种解释相关ARPES数据中类似变化的机制。
2012-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Medium Energy Ion Scattering of Gr on SiC(0001) and Si(100)
高分辨率离子束分析石墨烯的深度分布是分析石墨烯单层厚度的实用方法。不仅能量分辨率足以从下面的SiC中分辨石墨烯，而且通过使用同位素标记，可以标记由反应的乙烯产生的石墨烯。此外，我们能够分析由氧化的Si（100）衬底支撑的石墨烯，允许研究通过化学气相沉积在金属上生长并转移到硅上的石墨烯膜。这引入了一种强大的方法来探索石墨烯形成的基本原理。
2011-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Uncovering the Structural Evolution Arsenene on SiC Substrate
本文在绝缘SiC衬底上通过分子束外延生长出具有三角结构的新型应变砷烯同素异形体，结合密度泛函理论模拟证实其结构并发现类Peierls相变导致的间接带隙半导体行为。
2023-02-10 cond-mat.mtrl-sci
3D arrangement of epitaxial graphene conformally grown on porousified crystalline SiC
纳米多孔材料代表了用于传感、能源应用、催化、药物递送等许多应用的通用解决方案。石墨烯的优异性能与三维多孔结构之间的协同作用，绕过了其2D性质的限制，因此构成了许多领域的突破。我们首次报道了在多孔化的4 H-SiC（0001）晶体上外延石墨烯的三维生长。通过在氢氟酸基电解液中进行一系列金属辅助光化学和光电化学蚀刻来进行晶片多孔化。已经通过电子断层扫描法评价了基质的孔尺寸，得到180 nm的平均直径。石墨烯生长在超高真空环境中在$10^{-11}$ mbar的基础压力下进行。通过透射电子显微镜（TEM）分析证实，孔内的石墨烯生长是均匀的。拉曼光谱证实了具有2D/G比$>1$和平均石墨烯晶体尺寸为$\approx$ 100 nm的石墨烯的高质量。此外，它证明了石墨烯在整个样品区域上的均匀覆盖。这种新型材料的表面积与体积比、其性能、孔径的可调节性和表面多孔化过程的可扩展性为大量应用提供了改变游戏规则的视角。
2021-12-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Spatial Point Analysis of Quantum Dot Nucleation Sites on InAs Wetting Layer
我们进行空间点分析的InAs量子点的成核位置和表面重构域图案上的InAs润湿层，给量子点成核机制的见解。用原位扫描隧道显微镜在300 ℃下观察到在GaAs（001）衬底上生长的厚度为1.5个单层的InAs润湿层。表面呈现（1x 3）/（2x 3）和（2x 4）重构域。最近邻分析发现量子点前体的点图案更类似于富Ga区特有的（1x 3）/（2x 3）畴的点图案。这提供了证据表明，InAs量子点成核是由富Ga波动内的InAs润湿层。
2010-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Band Gap Modulation of Graphene on SiC
一个关于如何在石墨烯中的载流子的能谱中设计带隙的配方被传送。它得到了一系列数值模拟的支持，这些数值模拟的灵感来自于基于周期性波纹石墨烯中带隙打开的分析结果，例如在高温下在SiC上生长的缓冲层。
2018-09-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exploring interlayer Dirac cone coupling in commensurately rotated few-layer graphene on SiC(000-1)
研究了SiC（000-1）衬底上外延生长的少层石墨烯的倒易空间电子能带结构图像。除了观察石墨烯层的相称旋转角度之外，在费米边缘附近记录的k空间图像突出显示了由于相邻层的相对旋转而源自狄拉克锥的衍射的结构。两个石墨烯片之间的21.9°和27°旋转角负责可以用超晶格晶胞描述的周期性图案。由于布里渊区折叠，超晶格产生具有较小波矢量的狄拉克锥的复制品。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci
