氢介导的 SiC 上石墨烯 CVD 外延：生长机制与原子构型
材料科学
2021-02-02 v1
摘要
尽管大量文献聚焦于通过化学气相沉积（CVD）在 6H-SiC(0001) 上生长石墨烯（Gr），一些重要问题尚未解决，且 Gr 的整片级外延仍具挑战性，阻碍了其在微电子中的应用。本研究阐明了产生两类不同 Gr 畴共存的一般机制，其比例可通过调节 H2 流速精确控制。我们首次表明，在 H2/Ar 流速下使用 CVD 生长 Gr 分两个阶段进行。首先，氢上外延石墨烯（H-Gr）在氢上成核；随后 H 原子最终从台阶边缘或缺陷处脱附。对于低于临界值的 H2 流速，这导致在 6H-SiC(0001) 上形成 (6x6)Gr 畴。H 脱附前沿随 H2 的减少成比例推进。利用稳健且通用的 X 射线光电子能谱（XPS）分析，我们实际量化了任意实验条件下合成的 Gr 薄膜中 H-Gr 与 (6x6)Gr 畴的比例。扫描隧道显微镜支持了 XPS 测量。由这些结果可推断，此处发展的 H 辅助 CVD 生长 Gr 是一种生长完全自支撑 H-Gr 的独特方法，不同于在缓冲层上外延 Gr 下进行 H 插层的方法。这些结果对未来 Gr/SiC(0001) 在纳米电子学中的应用至关重要，为将 Gr 用作范德瓦耳斯同质与异质外延的最优模板层奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2102.00913,
title = {Hydrogen-mediated CVD epitaxy of Graphene on SiC: growth mechanism and atomic configuration},
author = {Zouhour Ben Jabra and Isabelle Berbezier and Adrien Michon and Mathieu Koudia and Elie Assaf and Antoine Ronda and Paola Castrucci and Maurizio De Crescenzi and Holger Vach and Mathieu Abel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.00913},
year = {2021}
}