技术相关衬底上的超净高迁移率石墨烯

通过铜箔上化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯已成为一种高质量、可扩展的材料，可轻松集成于技术相关平台，以在光电子与光子学领域开发有前景的应用。此类应用大多需要低污染高迁移率石墨烯（即室温下接近10 000 $cm^2 V^{-1} s^{-1}$）以降低器件损耗并实现紧凑器件设计。迄今，这些迁移率数值仅在悬浮或封装石墨烯时获得。本文中，我们展示了一种快速、简便且可扩展的清洁工艺，可在最常见的技术相关衬底——氧化硅上硅（SiO$_2$/Si）上直接获得高迁移率石墨烯。原子力显微镜（AFM）与空间分辨X射线光电子能谱（XPS）表明，该方法可快速消除转移与制备后残留在石墨烯上的大部分聚合物残留物，这些残留物对其电学性能有不利影响。拉曼测量显示石墨烯掺杂与应变显著减小。对50个霍尔棒（HBs）的输运测量得到空穴迁移率${\mu}_h$高达9000 $cm^2 V^{-1} s^{-1}$、电子迁移率${\mu}_e$高达8000 $cm^2 V^{-1} s^{-1}$，平均值分别为${\mu}_h$ 7500 $cm^2 V^{-1} s^{-1}$与${\mu}_e$ 6300 $cm^2 V^{-1} s^{-1}$。超净石墨烯的载流子迁移率可达采用丙酮清洁（该领域广泛采用的方法）处理的石墨烯HBs所测值近两倍。值得注意的是，这些迁移率数值在大面积上获得且无需封装，从而为石墨烯在光电子与光子学中的采用铺平了道路。