Исследование кристаллической и электронной структуры графеновых пленок, выращенных на 6H-SiC (0001)

Abstract

С использованием спектроскопии комбинационного рассеяния света, атомно-силовой микроскопии, дифракции медленных электронов, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, фотоэлектронной спек-троскопии с угловым разрешением и спектроскопии рентгеновского поглощения вблизи K-края углерода изучены структурные, химические и электронные свойства эпитаксиальных графеновых пленок, выращенных методом термического разложения Si-грани полуизолирующей подложки 6H-SiC в среде аргона. Показано, что результаты систематических комплексных исследований позволили оптимизировать ростовые параметры и создать надежную технологию роста высококачественных однослойных пленок графена с небольшой долей включений двухслойного графена. DOI: 10.21883/FTP.2017.08.44800.8559 ВведениеГрафен (один монослой графита) в настоящее время является предметом обширных исследований, обуслов-ленных его уникальными физическими свойствами и огромным потенциалом для создания устройств ново-го поколения, реализующих принципы баллистической электроники, спинтроники, оптоэлектроники, наноплаз-моники и других перспективных альтернатив традицион-ной полупроводниковой электронике [1]. Для того чтобы быть экономически выгодными и привлекательными для многочисленных приложений, требуются большеразмер-ные пластины высококачественного однородного графе-на. Сублимация кремния из полуизолирующей монокри-сталлической подложки карбида кремния (SiC) является одним из наиболее перспективных способов эпитакси-ального роста графена [2,3]. Большим преимуществом данной технологии является отсутствие необходимости переносить выращенную пленку на подложку диэлектри-ка, как это имеет место, например, при синтезе гра-фена на металлах. Кроме того, такая технология роста дает возможность выращивать графен на поверхности коммерческих подложек SiC диаметром до 4 дюймов, промышленный выпуск которых освоен в настоящее время. Подобные структуры могут быть использованы в стандартной технологической линейке для изготовления полупроводниковых приборов.Структурные характеристики графеновой пленки су-щественно зависят от того, на какой грани SiC кристалла происходит рост [2,4]. Пленки графена, выращенного на С-грани, обычно состоят из нескольких разориентиро-ванных друг относительно друга монослоев, а топогра-фия их поверхности выглядит как отдельные чешуйки. В противоположность этому пленки, выращенные на Si-грани, имеют более однородную структуру поверх-ности, которая представляет собой длинные террасы шириной ∼ 1−2 мкм. Как правило, такие пленки состоят из одного или совсем небольшого количества монослоев. Таким образом, морфологические и структурные харак-теристики графеновых пленок, выращенных на Si-грани SiC, являются более благоприятными для создания при-борных устройств на их основе.Задачей настоящей работы являлась систематическая комплексная диагностика графеновых пленок, полу-ченных методом термодеструкции Si-грани подложки 6H-SiC, с целью установления связи их структурных, химических и электронных характеристик с технологи-ческими параметрами роста. Образцы и экспериментДля получе...

Пьезоэлектрические Свойства 2D Наноаллотропов Нитрида Бора

“…В связи с этим в данной работе мы ограничиваемся методом связывающих орбиталей Харрисона, модифицированным Давыдовым [22][23][24] для 2D структур, в том числе двухатомных с ковалентно-полярной связью. Этим методом мы находим константы центрального и нецентрального взаимодействия, которые затем используем в модели Китинга [25] по схеме, приложенной в [2], для нахождения упругих жесткостей второго порядка по формулам [2,26]…”

Локальное анодное окисление слоев графена на SiC

“…Однако ориентация доменов в выращенном таким способом графене является случайной, что снижает его транспортные характеристики. Высококачественный эпитаксиальный графен с регулярной ориентацией доменов может быть выращен методом термодеструкции полуизолирующей монокристалли-ческой подложки карбида кремния (SiC) [4,5]. Большим преимуществом такой технологии является отсутствие необходимости переноса выра-щенной пленки на подложку диэлектрика.…”

“…Образец представлял собой монослойный графен вы-сокого качества с небольшой долей (∼ 10%) включений двухслойных островков с субмикронными размерами, полученный методом термоде-струкции в аргоне Si-грани подложки 6H-SiC (0001) [5]. При измерении вольт-амперных характеристик (ВАХ), а также при ЛАО электрическое напряжение прикладывалось между АСМ-зондом (первый электрод) и прижимным контактом к поверхности образца (второй электрод).…”

Транспортные свойства пленок графена, выращенных методом термодеструкции поверхности SiC (0001) в среде аргона

“…Изменение технологических параметров обуслов-лено изменением кинетики роста вследствие частичного подавления аргоном сублимации компонентов карбида кремния с поверхности подложки. Благодаря этому появилась возможность использовать более термически стабильную Si-грань подложки SiC, что в свою очередь привело к снижению скорости роста графена и позволило получать однородные монослойные (ML) графеновые пленки [9]. На рис.…”