金刚石(111)表面重构与外延石墨烯界面

本文利用角分辨光电子能谱、低能电子衍射及互补的密度泛函理论计算，研究了金刚石(111)表面在重构及随后石墨烯形成过程中的演化。研究过程从920 {\deg}C下表面吸附原子脱附后发生的C(111)-(2x1)表面重构开始，直至在1000 {\deg}C以上温度下重构表面原子释放形成独立单层外延石墨烯。结果表明，C(111)-(2x1)表面具有金属性，其电子态穿过费米能级。这与对称 {\pi} 键合链模型高度吻合，应有助于解决文献中关于该表面电子性质的争议。在较高温度下形成的石墨烯存在于新形成的C(111)-(2\times1)表面之上，由于在费米能级处观察到Dirac点，表明其几乎没有与衬底的相互作用。最后，我们证明可以通过等离子体处理对底层金刚石表面进行氢终止，而无需去除石墨烯层，从而形成石墨烯-半导体界面。这对于通过等离子体处理改变金刚石-石墨烯界面处的终止物种，进而调控衬底相互作用以掺杂金刚石(111)表面上形成的石墨烯具有特殊意义。