残余气体组分对 SiC 上外延石墨烯生长的影响

近年来，石墨烯生长优化一直是实现大规模、高质量石墨烯生产的关键途径之一。我们测量了碳化硅（SiC）上外延石墨烯生长过程中的原位残余气体含量，以找出影响外延石墨烯生长的有害因素。比较了高真空和纯化氩气环境下的生长条件。通过拉曼散射映射研究了生长的外延石墨烯，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。利用范德堡构型下的霍尔效应测量研究了电荷密度和载流子迁移率。我们确定了碳与残余水的化学反应起主要作用。当使用纯化氩气时，该反应的速率降低。我们还表明，根据随时间变化的气体含量，在更高温度和更短时间内生长石墨烯更为可取。还讨论了生长环境污染的其他来源。碳与水的反应被认为是增加石墨烯缺陷数量的因素之一。结论是，纯化氩气及其充足的流速对高质量石墨烯生长至关重要，因为它降低了不期望的化学反应速率，并提供了更稳定、更明确的生长环境。