a cristalinidade do grafeno epitaxial (por exemplo) crescido em um substrato hexagonal-sic é encontrado para ser melhorada grandemente cobrindo o substrato com uma placa de molibdênio (placa mo) durante o recozimento a vácuo. o aumento da cristalinidade da camada crescida com o nivelamento da placa mo é confirmado pela mudança significativa dos espectros raman medidos, em comparação com os espectros para nenhum nivelamento. Considera-se que o nivelamento por placas induz a acumulação de calor na superfície sic por espelhamento de radiação térmica e eleva a pressão parcial perto da superfície confinando os átomos sublimados entre o substrato sic e a placa mo, que seriam os contribuintes essenciais do aumento da cristalinidade.

introdução

O grafeno é um material 2d composto de uma monocamada de átomos de carbono dispostos em uma estrutura de rede alveolar1,2,3,4. Devido às suas superiores mobilidades de elétrons e orifícios, o grafeno tem sido considerado um material candidato promissor para dispositivos eletrônicos ultrarrápidos operando no regime de freqüência5. O primeiro isolamento bem-sucedido do grafeno foi obtido pela esfoliação mecânica de grafite pirolítica altamente orientada (hopg) 2. embora flocos de grafeno de cristal único de alta qualidade possam ser obtidos por esfoliação mecânica, os tamanhos de flocos de grafeno são muito pequenos (\u0026 lt; 100 μm) para aplicações práticas6. várias alternativas incluindo a deposição química de vapor (cvd) 7,8, deposição de fontes sólidas9,10 e a grafitação de superfície de sic4,6,11,12,13,14 foram exploradas para a síntese de grafeno em larga escala. de particular interesse é a grafitação de superfície de um único sic cristalino por recozimento térmico em vácuo ultra elevado (uhv) 4 ou ar ambiente6 a alta temperatura (\u0026 gt; 1300 ° c). nesse processo, apenas os átomos de si são sublimados da superfície e os átomos remanescentes se reorganizam para formar um uniforme de tamanho de amostra chamado grafeno epitaxial (por exemplo) em si-face (0001) ou c-face (000-1) surface15. o ex crescido na superfície da face C é normalmente mais espesso (tipicamente 10–20 camadas) do que na superfície face-face, mas sua mobilidade de transportadora pode chegar a 18.700 cm2v-1s-1 14. hass et al.show from first- princípios cálculos que tal mobilidade portadora alta de c-face, por exemplo, é devido às falhas de empilhamento rotativo único que residem em c-face eg16. Estas falhas de empilhamento rotacional desacoplam as camadas de grafeno adjacentes eletronicamente e fazem com que as múltiplas camadas de grafeno mantenham as propriedades eletrônicas de um grafeno de camada única isolado. muito recentemente, trabelsi et al. relataram que algumas ou mesmo uma única camada de grafeno poderia ser cultivada epitaxialmente na superfície da face C na forma de ilhas (centenas de µm) ou bolhas isoladas (vários µm) 17,

18. os seus resultados implicam que é possível controlar a espessura, por exemplo, do crescimento na superfície da face c, ajustando cuidadosamente o fluxo interno fornecido externamente e o tempo de crescimento durante o recozimento convencional com uhv. com base na disponibilidade em grande escala e boas propriedades elétricas, a superfície sica (face a face ou face c) demonstra claramente o potencial para ser usada como uma plataforma para futuros dispositivos eletrônicos. no entanto, é necessário trabalhar continuamente na redução da temperatura de formação, por exemplo, mantendo as suas propriedades elétricas superiores, a fim de fabricar dispositivos eletrônicos de alto desempenho a custos de processamento reduzidos. isso é crucial para a comercialização real de produtos eletrônicos baseados em eg em concorrência com a tecnologia atual. Neste trabalho, desenvolvemos um método experimental para melhorar significativamente a cristalinidade de, por exemplo, crescer em um substrato hexagonal-sic simplesmente encapsulando o substrato com uma placa de molibdênio (placa mo) durante o recozimento uhv.

resultados

crescimento de, por exemplo, películas na superfície 4h-sic de face-C tipo-n com tampa de placa mo e análises estruturais

o filme eg foi primeiro cultivado num substrato 4h-sic de face c de tipo n, 4 degraus para @ lt20–20 \u0026 gt ;. o substrato sic foi quimicamente limpo com hf (49%) por 1 min seguido por enxágue com metanol para remover os óxidos nativos. a placa mo tamb foi limpa com soluo de hcl: h2o (2: 1) durante 10 min, seguida de enxaguamento e emparelhamento a 500 em uhv para remover os resuos dos processos de maquinagem. a fim de comparar o crescimento de, por exemplo, com e sem cobertura de placa mo, a superfície de c-face de uma amostra de 4h-sic estava em contato com a placa-mo enquanto que a outra amostra de 4h-sic foi exposta a ambiente uhv durante recozimento como mostrado na figura 1. as amostras preparadas desta maneira foram recozidas por 10-60 min a 850-950 ° C, o que é substancialmente menor do que o processo convencional de recozimento a vácuo. a temperatura foi medida usando um pirômetro e um termopar para verificação cruzada. a pressão da base da câmara foi de 6,0 × 10−9 torr e a pressão de trabalho se tornou tão alta quanto ~ 4,6 × 10−6 torr quando o tempo de recozimento atingiu 60 min a 900 ° c.

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