碳化硅上超高迁移率半导体外延石墨烯

石墨烯的纳米电子学潜力受限于缺乏本征带隙[1]，且通过量子限域或化学功能化来裁剪带隙的尝试未能产出具有足够大带隙与充足迁移率的半导体。众所周知，通过蒸发商用电子级碳化硅晶体中的硅，表面会形成外延石墨烯层[2]。在硅终止面上形成的第一层外延石墨烯（称为缓冲层）是绝缘的。它与 SiC 化学键合，光谱测量[3]已在微观畴上识别出半导体特征。然而，与 SiC 的键合是无序的，且迁移率很小。本文中，我们展示一种准平衡退火方法，其产生由有序外延石墨烯缓冲层覆盖的宏观原子级平坦台面，该缓冲层具有 0.6 eV 带隙。室温迁移率超过 5000 cm2/Vs，远大于硅，且是现有 2D 声子散射极限的 20 倍。对纳米技术至关重要的是，其晶格与 SiC 衬底对齐，具有化学、机械与热鲁棒性，并可被常规图形化并与半金属外延石墨烯无缝连接，使半导体外延石墨烯极适于纳米电子学。