基于SiC外延石墨烯工藝及Raman表征.pdf

1、SiC襯底上獲得大面積和高質(zhì)量的石墨烯是富有挑戰(zhàn)性的工作，石墨烯的材料確定和性能表征也非常重要。本文研究了SiC襯底外延石墨烯的工藝以及相關(guān)工藝參數(shù)比如溫度和工藝步驟等外延石墨烯質(zhì)量的影響，并通過Raman光譜來表征石墨烯為后續(xù)工藝的改進(jìn)提供的參考。
　　 首先，本文闡述了石墨烯的能帶和電子結(jié)構(gòu)的基本特征，分析了石墨烯Raman光譜的來源以及特征。位于約1580cm-1的G峰和位于約2700cm-1的2D峰是石墨烯的特征峰。Si

2、C外延出的石墨烯由于應(yīng)力作用，會(huì)使G峰和2D峰有明顯的向上偏移。SiC外延石墨烯的2D峰隨著層數(shù)的增加，會(huì)展寬向上偏移。
　　 其次，深入研究了在SiC的不同晶面上外延石墨烯的機(jī)制問題。在SiC的硅面上，外延是一個(gè)6√3碳原子緩沖層不斷重構(gòu)的過程，石墨烯不停堆積在6√3緩沖層上。在SiC的碳面，這種緩沖層并不存在，外延出的石墨烯偏向于無序旋轉(zhuǎn)。
　　 然后，總結(jié)了基于SiC襯底外延石墨烯的主要工藝步驟。氫刻蝕不僅能去除表

3、面的劃痕還能產(chǎn)生納米級(jí)別的臺(tái)階，有助于外延生長。隨著外延壓力的增加(從超高真空，低真空到高壓Ar氛圍)，硅升華的速率降低，外延出的石墨烯表面質(zhì)量和面積提升明顯。
　　 最后，利用VP508高溫外延反應(yīng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了若干實(shí)驗(yàn)來探索溫度以及工藝步驟對(duì)SiC外延石墨烯的影響。隨著外延溫度的增加，4H-SiC的硅面外延出的石墨烯并沒有展現(xiàn)出更好的質(zhì)量。1300℃外延溫度下的樣品擁有尖銳強(qiáng)烈的2D峰。但是6H-SiC的碳面隨著外延溫度的增加