外延石墨烯邊界山脊結構形成機制的研究

2013-04-29 胡廷偉 西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室

  本論文在超高真空分子束外延(MBE)系統中對單晶6H-SiC 逐步升溫退火,在1250℃~1350℃溫度范圍內(6 3 ´6 3)R30°重構表面外延生長出高質量的單晶石墨烯

  利用原位反射式高能電子衍射儀(RHEED)和原位掃描隧道顯微鏡(STM)表征SiC 表面石墨烯化的過程及其原子結構特征。發現,在較高的退火溫度條件下(1400℃及以上),外延石墨烯邊界處會形成隆起的山脊結構,且隨退火溫度升高山脊高度增大。

  線掃描分析表明,垂直于山脊結構方向的晶格常數比理想石墨烯晶體的大19.8%,即此類山脊結構一定程度上受到張應力作用,與之前關于熱失配壓應力導致山脊結構的形成機制不同。Raman 光譜表征發現,2D 峰位總體表現為藍移,但也有紅移的分峰,意味著確有張應力區域的存在。

  分析認為,Si 原子在擴散路徑上的堆積容易促使表面石墨烯的隆起,由此也可能導致山脊結構的形成,且可能呈現張應力,由此提出了SiC 高溫熱解石墨烯山脊結構形成的新機。