利用原子源在 Ge(001) 上生长的石墨烯
介观与纳米尺度物理
2014-05-20 v1
摘要
在石墨烯的众多预期应用中，一些应用——例如用于硅微电子学的晶体管——将极大受益于能否在硅晶圆上生长的半导体上直接沉积石墨烯。我们报道，在 800°C 至 Ge 熔点之间的温度下，Si(001) 晶圆上的 Ge(001) 层可以被石墨烯均匀覆盖。所得石墨烯是闭合的，其薄层电阻随生长温度升高而显著降低，随沉积 C 量的增加而微弱降低，最低可达 2 kΩ/sq。表面粗糙度的激活能较低（约 0.66 eV），且在整个石墨烯形成温度范围内保持恒定。密度泛函理论计算表明，影响生长的主要物理过程为：(1) 表面二聚体中 Ge 被 C 取代，(2) C 团簇与 Ge 单体之间的相互作用，以及 (3) 石墨烯边缘与 Ge(001) 之间化学键的形成；并且当 C 原子由 CH₄ 提供时，过程 1 和 2 被 CH₂ 表面扩散所超越。本研究结果表明，可以在与硅技术兼容的工艺中，直接在晶体管的有源区制备石墨烯。
引用
@article{arxiv.1312.5425,
title = {Graphene Grown on Ge(001) from Atomic Source},
author = {Gunther Lippert and Jarek Dabrowski and Thomas Schroeder and Yuji Yamamoto and Felix Herziger and Janina Maultzsch and Jens Baringhaus and Christoph Tegenkamp and Maria Carmen Asensio and Jose Avila and Grzegorz Lupina},
journal= {arXiv preprint arXiv:1312.5425},
year = {2014}
}