通过 O$_2$-等离子体穿透式石墨烯掩模控制 GaN 生长萌生

原子级薄、带孔石墨烯置于 $c$ 面蓝宝石上，作为纳米级掩模，可通过孔隙实现 GaN 生长。我们通过受控 O$_2$-等离子体暴露调节带孔面积比例 $f_p$，并量化其对早期萌生的影响：萌生点密度随 $f_p$ 而增大，萌生延迟时间约为 $1/f_p$。时间分辨的面积覆盖率和域计数显示出系统性的 $f_p$ 依赖性趋势。动力学蒙特卡洛（kMC）模型粗化原子事件——吸附原子到达、表面扩散、在孔内暴露蓝宝石上的附着以及团聚（后侧生长域之间首次前端-前端接触）——以恒定的单点萌生速率复现这些趋势。拟合 kMC 模拟数据得到的萌生延迟起始时间 $t_0$ 与独立观测到的无生长阈值（组别 1：28.5s 与约30s；组别 2：38s 与约35s）高度吻合，验证了 kMC-实验映射，突显等离子体剂量作为二维材料中等离子体诱导穿透孔形成的活化阈值的作用。综合实验与 kMC，确定 $f_p$ 为单一、可表面工程化的参数，主导石墨烯掩模上 GaN 萌生统计，为采用二维掩模的 Epitaxial Lateral Overgrowth（ELOG）/Thru-hole Epitaxy（THE）工艺路线提供定量依据和工艺窗口。