物理化学学报
物理化學學報
물이화학학보
ACTA PHYSICO-CHIMICA SINICA
2011年
12期
2953-2959
,共7页
唐军%康朝阳%李利民%徐彭寿
唐軍%康朝暘%李利民%徐彭壽
당군%강조양%리이민%서팽수
石墨烯%分子束外延%Si%衬底%碳化硅%同步辐射
石墨烯%分子束外延%Si%襯底%碳化硅%同步輻射
석묵희%분자속외연%Si%츤저%탄화규%동보복사
石墨烯是近年发现的一种新型多功能材料.在合适的衬底上制备石墨烯成为目前材料制备的一大挑战.本文利用分子束外延(MBE)设备,在Si 衬底上生长高质量的SiC 缓冲层,然后利用直接沉积C原子的方法生长石墨烯,并通过反射式高能电子衍射(RHEED)、拉曼(Raman)光谱和近边X 射线吸收精细结构谱(NEXAFS)等实验技术对不同衬底温度(800、900、1000、1100 °C)生长的薄膜进行结构表征.实验结果表明,在以上衬底温度下都能生长出具有乱层堆垛结构的石墨烯薄膜.当衬底温度升高时,碳原子的活性增强,其成键的能力也增大,从而使形成的石墨烯结晶质量提高.衬底温度为1000 °C时结晶质量最好.其原因可能是当衬底温度较低时,碳原子活性太低不足以形成有序的六方C-sp2环.但过高的衬底温度会使SiC 缓冲层的孔洞缺陷增加,衬底的Si 原子有可能获得足够的能量穿过SiC薄膜的孔洞扩散到衬底表面,与沉积的碳原子反应生成无序的SiC,这一方面会减弱石墨烯的生长,另一方面也会使石墨烯的结晶质量变差.
石墨烯是近年髮現的一種新型多功能材料.在閤適的襯底上製備石墨烯成為目前材料製備的一大挑戰.本文利用分子束外延(MBE)設備,在Si 襯底上生長高質量的SiC 緩遲層,然後利用直接沉積C原子的方法生長石墨烯,併通過反射式高能電子衍射(RHEED)、拉曼(Raman)光譜和近邊X 射線吸收精細結構譜(NEXAFS)等實驗技術對不同襯底溫度(800、900、1000、1100 °C)生長的薄膜進行結構錶徵.實驗結果錶明,在以上襯底溫度下都能生長齣具有亂層堆垛結構的石墨烯薄膜.噹襯底溫度升高時,碳原子的活性增彊,其成鍵的能力也增大,從而使形成的石墨烯結晶質量提高.襯底溫度為1000 °C時結晶質量最好.其原因可能是噹襯底溫度較低時,碳原子活性太低不足以形成有序的六方C-sp2環.但過高的襯底溫度會使SiC 緩遲層的孔洞缺陷增加,襯底的Si 原子有可能穫得足夠的能量穿過SiC薄膜的孔洞擴散到襯底錶麵,與沉積的碳原子反應生成無序的SiC,這一方麵會減弱石墨烯的生長,另一方麵也會使石墨烯的結晶質量變差.
석묵희시근년발현적일충신형다공능재료.재합괄적츤저상제비석묵희성위목전재료제비적일대도전.본문이용분자속외연(MBE)설비,재Si 츤저상생장고질량적SiC 완충층,연후이용직접침적C원자적방법생장석묵희,병통과반사식고능전자연사(RHEED)、랍만(Raman)광보화근변X 사선흡수정세결구보(NEXAFS)등실험기술대불동츤저온도(800、900、1000、1100 °C)생장적박막진행결구표정.실험결과표명,재이상츤저온도하도능생장출구유란층퇴타결구적석묵희박막.당츤저온도승고시,탄원자적활성증강,기성건적능력야증대,종이사형성적석묵희결정질량제고.츤저온도위1000 °C시결정질량최호.기원인가능시당츤저온도교저시,탄원자활성태저불족이형성유서적륙방C-sp2배.단과고적츤저온도회사SiC 완충층적공동결함증가,츤저적Si 원자유가능획득족구적능량천과SiC박막적공동확산도츤저표면,여침적적탄원자반응생성무서적SiC,저일방면회감약석묵희적생장,령일방면야회사석묵희적결정질량변차.
