碳离子注入辅助在6H-SiC表面制备石墨烯

作     者：陈钰焓 赵子强 赵云彪 陈艺 周丹晴 CHEN Yuhan;ZHAO Ziqiang;ZHAO Yunbiao;CHEN Yi;ZHOU Danqing

作者机构：北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室北京100871 

出 版 物：《北京大学学报（自然科学版）》 (Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis)

年 卷 期：2021年第57卷第3期

页      面：407-413页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(11875077)资助 

主　　题：碳离子注入 石墨烯 SiC 石墨舟 

摘      要：为了寻找一种更便捷、更经济的在半导体SiC基底上直接生长石墨烯的方法,将5 keV C离子注入商用6H-SiC(0001)单晶,通过拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征研究石墨烯质量和生长过程。实验中还研究了不同降温速率以及石墨舟的封闭环境对石墨烯生长的影响,并基于Si原子的蒸发提出一个可能的生长机制。结果表明,封闭的石墨舟可以有效地限制Si原子的蒸发,降温速率会影响C原子的析出和表面自组装,合适的降温速率可以使注入的C原子在表面析出,从而直接在6H-SiC表面自组装形成双层至多层石墨烯。该方法能够将制备温度降至1100℃,制备过程不需要氢刻蚀、超高真空或特殊气氛条件,过程简单,降低了对仪器设备的要求。