碳化硅上石墨烯的制备与表征

【摘要】：石墨烯作为一种由碳原子构成的蜂窝状二维晶体，以其非常高的比表面积和优良的导电性能、极好的透光性、完美的量子隧穿效应和室温量子霍尔效应等奇异特性受到人们的极大关注。其被认为是极有可能代替硅而成为新一代电子器件材料。 本文首先简述了目前制备石墨烯的主要方法，重点介绍了利用碳化硅外延石墨烯的优势，说明在碳化硅衬底上外延石墨烯是实现石墨烯应用于微电子领域中的有效途径之一。 其次，本文利用现有实验条件，通过改变和优化石墨烯生长工艺条件，实现了碳化硅衬底上的石墨烯外延。 最后，借助于XPS、Raman、SEM等表征手段，完成了所得样品的表征，并对表征结果进行了分析。主要分析结果如下： (1)通过XPS、Raman手段，我们发现了碳化硅表面石墨烯的存在，证明了实验方案的可行性；通过对不同温度下生长的石墨烯的拉曼光谱的研究，我们发现随着生长温度的升高，外延石墨烯的尺寸增大、层数增多、缺陷减少。样品拉曼光谱图中2D峰的蓝移表明外延石墨烯层中存在内压应力，这个内压应力来源于石墨烯与SiC衬底的热膨胀系数的差异。 (2)通过SEM下观测到石墨烯的尺寸为10m量级，远大于报道的在超高真空下得到的石墨烯的尺寸。