外延石墨烯边界山脊结构形成机制的研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)西安交通大学金属材料强度国家重点实验室 作者:胡廷伟

  本论文在超高真空分子束外延(MBE)系统中对单晶6H-SiC 逐步升温退火,在1250℃~1350℃温度范围内(6 3 ´6 3)R30°重构表面外延生长出高质量的单晶石墨烯

  利用原位反射式高能电子衍射仪(RHEED)和原位扫描隧道显微镜(STM)表征SiC 表面石墨烯化的过程及其原子结构特征。发现,在较高的退火温度条件下(1400℃及以上),外延石墨烯边界处会形成隆起的山脊结构,且随退火温度升高山脊高度增大。

  线扫描分析表明,垂直于山脊结构方向的晶格常数比理想石墨烯晶体的大19.8%,即此类山脊结构一定程度上受到张应力作用,与之前关于热失配压应力导致山脊结构的形成机制不同。Raman 光谱表征发现,2D 峰位总体表现为蓝移,但也有红移的分峰,意味着确有张应力区域的存在。

  分析认为,Si 原子在扩散路径上的堆积容易促使表面石墨烯的隆起,由此也可能导致山脊结构的形成,且可能呈现张应力,由此提出了SiC 高温热解石墨烯山脊结构形成的新机。

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