CLP Researching 中国光学期刊网 光电汇 爱光学
中国激光, 2020, 47 (8): 0802002, 网络出版: 2020-08-24   

激光分解4H-SiC制备石墨烯层的晶面取向影响研究 下载： 1009次

Effect of Crystal Orientation on Synthesis of Graphene Layers by Laser Decomposition of 4H-SiC
Get PDF
Full Text
图表
论文大纲
Metrics
More
孙正阳 1,2季凌飞 1,2,*林真源 1,2张彤 1,2许园波 1,2张犁天 1,2
作者单位
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院, 北京 100124
2 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室, 北京 100124
材料 石墨烯 激光辐照 晶面指数 materials graphene 4H-SiC 4H-SiC laser irradiation indices of lattice planes 
摘要
采用KrF准分子激光辐照4H-SiC制备石墨烯层,从4H-SiC晶面取向对石墨烯生长质量影响的角度开展研究工作,分析激光能量密度、脉冲数及晶面取向对石墨烯质量的影响。当激光能量密度为1.06 J/cm 2,脉冲数为8000时,4H-SiC样品极性Si(0001)面和非极性a(11?20)面上生长的石墨烯质量均达到最好。石墨烯与4H-SiC衬底极性Si(0001)面之间存在缓冲层,为石墨烯的生长提供了模板,得到的石墨烯更为有序,缺陷态更少;而非极性a(11?20)面上生成的石墨烯与衬底之间未生成缓冲层,生长的石墨烯层较为无序,对激光参数的变化更为敏感。
Abstract
In this paper, a KrF excimer laser is used to decompose 4H-SiC substrates to prepare graphene layers. The research is focused on the influence of the crystal orientation of 4H-SiC on the quality of the graphene produced. The effects of laser energy density, pulse number, and crystal orientation on graphene quality are analyzed. With a laser energy density of 1.06 J/cm 2 and a pulse number of 8000 shots, the graphene obtained on the polar Si-plane (0001) and on the non-polar a-plane (11?20) of the 4H-SiC sample are both of the best quality. We find that a buffer layer that provides a template for the growth of graphene is formed between Si-plane (0001) and 4H-SiC substrate. The graphene obtained from the buffer layer is consequently more ordered and has fewer defects. In contrast, there is no buffer layer between the photo-generated graphene on a-plane (11?20) and 4H-SiC substrate, which results in the generated graphene being disordered and more sensitive to the laser parameters.

1 引言

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式构建的蜂窝状平面薄膜。作为碳的一种同素异形体,石墨烯具有良好的导电性、导热性和光学透明性等独特的优点,受到众多研究人员的广泛关注[1-6]。合成石墨烯的方法有很多,如氧化还原法[7]、化学气相沉积(CVD)法[8]、液相及热剥离法[9-10],以及近年来被认为是制造石墨烯基电子器件最合适的SiC外延石墨烯(EG)法等[11]。但SiC外延石墨烯法也有一些弊端,如:处理方式十分耗时,难以在生长过程中进行图案化,较难实现石墨烯的直接掺杂[12-13],等等。为了解决上述问题,近年来有人开展了激光辐照SiC制备石墨烯的研究。激光辐照SiC法制备出的石墨烯与传统的添加耐腐蚀涂层的技术完全不同,该方法制备工艺简单,易操作,克服了SiC外延石墨烯法耗时的问题,而且可以通过掩模或激光扫描路径设计获得面积可控的图形化石墨烯层,并可以实现对石墨烯的直接掺杂。Antonelou等[14]针对采用CO2激光法合成的石墨化微米级SiC颗粒进行了研究,结果发现,随着激光能量密度提高,SiC颗粒中的硅原子完全升华,留下的碳原子形成了3D石墨烯结构。Nierlly等[15]利用CO2激光在大气环境下制备多晶SiC基石墨烯涂覆层,获得了晶畴尺寸为几十纳米的石墨烯层。Masakazu等[16]使用248 nm KrF准分子激光在氩气环境下辐照4H-SiC的极性Si(0001)面,进行了多层石墨烯的生长研究,并指出该方法有望用于石墨烯基电子器件的批量制造。

笔者所在课题组多年来对激光辐照SiC的石墨烯生长进行了一系列研究,发现皮秒激光和KrF准分子激光对SiC光致发光具有调控作用。经脉冲激光辐照后,SiC表面会产生多层石墨烯。单晶SiC为间接带隙材料,难以形成欧姆接触,而激光辐照SiC生长石墨烯能够改善其电接触性能,减小界面处的接触电阻和势垒高度,有利于欧姆接触的形成[17-19]。此外,笔者研究团队还使用ArF准分子激光在4H-SiC表面诱导了氮掺杂缺陷石墨烯结构,获得了具有可调肖特基势垒高度(SBH)的表面功能层[13]。完美的石墨烯是零带隙的,因此在石墨烯基半导体集成器件的制备过程中通常需要人为制造带隙。使用激光辐照方法制备石墨烯时,可以通过调节激光参数、外加气氛等方式调节石墨烯的缺陷态密度,从而调控其禁带宽度。

SiC作为石墨烯生长的原材料,具有正四面体结构,可以通过不同的密排堆垛方式形成SiC多型体,其中六方晶系的4H-SiC更是具有极性Si(0001)面和非极性a(1120)面等不同的晶面。光致分解SiC表面石墨烯生成效应与初始晶面条件密切相关,但目前国内外对这方面的研究少有报道,有必要对初始晶面及其作用机制进行系统的研究和分析,为激光分解SiC制备石墨烯的研究提供一定的可调控信息。

本文从原材料4H-SiC晶面对石墨烯层制备的影响入手,采用KrF准分子激光分别辐照4H-SiC的不同晶面制备石墨烯层。在研究激光能量密度、脉冲数对石墨烯生长质量影响的同时,从4H-SiC晶面取向对石墨烯生长质量影响的角度开展研究工作,重点研究了4H-SiC极性Si(0001)面和非极性a(1120)面对石墨烯生长质量的影响,并分析了差异产生的原因。

2 实验材料与方法

采用波长为248 nm的KrF准分子激光在真空环境下辐照4H-SiC样品的极性Si(0001)面和非极性a(1120)面制备石墨烯层(图1所示),4H-SiC样品的尺寸为5 mm×5 mm×330 μm,环境真空度为10-4 Pa。准分子激光脉冲宽度为25 ns,重复频率为5 Hz;使用焦距为140 mm的凸透镜对经匀束的平顶光束进行聚焦,聚焦光斑尺寸为4 mm×4 mm。

首先研究相同激光能量密度(1.06 J/cm2)辐照下,脉冲次数对所生长石墨烯的影响;然后研究在相同的脉冲数(8000)下,激光能量密度对石墨烯的影响。采用拉曼光谱分析石墨烯的生长质量;采用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)表征石墨烯的层数及晶面间距;采用原子力显微镜(AFM)表征激光辐照后样品的形貌(扫描范围为10 μm×10 μm);以In/Ga合金为电极,采用霍尔效应测试系统(Hall)测试激光辐照前后样品表面石墨烯的载流子迁移率和浓度。

图 1. 实验装置示意图

Fig. 1. Schematic of experimental device

下载图片 查看所有图片

3 实验结果及讨论

当KrF准分子激光辐照SiC表面时,Si—C发生断裂,Si原子升华,留下的C原子会以表面自由能最小的方式相连接,形成石墨烯。

采用能量密度相同的激光辐照4H-SiC样品的极性Si(0001)面和非极性a(1120)面,图2(a)、(b)给出了辐照不同脉冲数(2000、4000、6000、8000、10000、12000、14000)后,样品表面的Raman光谱,图2(c)、(d)为与之对应的Raman特征峰的峰强之比。与原始样品相比,辐照极性Si(0001)面和非极性a(1120)面的4H-Si样品表面的拉曼光谱上都清晰地出现了石墨烯的D峰(1350 cm-1)、G峰(1580 cm-1)以及2D峰(2700 cm-1)。这说明激光辐照4H-SiC样品的不同晶面后,样品表面均有石墨烯生成[20-21]。

表 2. 不同能量密度的激光辐照4H-SiC样品的非极性a(11?20)面后,样品表面的霍尔效应测量结果(脉冲数为8000)

Table 2. Hall effect measurement for sample surface after a-plane (11?20) is irradiated by laser with different energy densities (number of pulse is 8000)

Energy density /(J·cm-2)Resistivity /(Ω·cm-1)Surface carrier mobility /(cm2·V-1·s-1)Surface currentconcentration (n type)
1.00.32411451.326×1017
1.060.33293086.281×1016
1.130.3241071.8×1017
1.190.337363.72.695×1017

查看所有表

通常用石墨烯Raman谱中2D峰与G峰的峰强之比I2D/IG表征石墨烯的层数[20],I2D/IG越小,表示石墨烯的层数越多,说明石墨烯的生长速度越大。石墨烯Raman谱中D峰与G峰的峰强之比ID/IG通常用来表征石墨烯生成缺陷的数量,该值越大,说明缺陷越多。

表 1. 不同能量密度的激光辐照4H-SiC样品的极性Si(0001)面后,样品表面的霍尔效应测量结果(脉冲数为8000)

Table 1. Hall effect measurement for sample surface after Si-plane (0001) is irradiated by laser with different energy densities (number of pulse is 8000)

Energy density /(J·cm-2)Resistivity /(Ω·cm-1)Surface carrier mobility /(cm2·V-1·s-1)Surface currentconcentration (n type)
1.011.045.789.789×1016
1.060.52341696.881×1016
1.130.83041057.422×1016
1.192.08421.91.368×1017

查看所有表

由图2(c)、(d)可以看出:当脉冲数小于8000时,两个晶面的I2D/IG均随着脉冲数的增加而提高,说明随着脉冲数增加,石墨烯层数逐渐减少,网状石墨烯相互连接,逐渐形成了完整的石墨烯层;当脉冲数超过8000后,I2D/IG值下降,表明石墨烯层数增多。可见,石墨烯层数减少的脉冲数阈值为8000。

图 2. 激光辐照不同的脉冲数后,4H-SiC样品表面的拉曼光谱以及光谱中的峰强之比

Fig. 2. Raman spectra and spectral peak intensity ratios of 4H-SiC sample surface irradiated by different numbers of laser pulses

下载图片 查看所有图片

由图2(c)、(d)可知:在极性Si(0001)面和非极性a(1120)面上生长的石墨烯,其Raman特征峰的峰强之比ID/IG同样存在脉冲数阈值;当脉冲数小于8000时,ID/IG的总趋势是随着脉冲数增加而减小;当脉冲数超过8000后,ID/IG均随脉冲数的增加而增大,说明石墨烯层中的缺陷增多。可见,获得石墨烯层的最优脉冲数为8000。

激光辐照之初(脉冲数为2000时),样品表面仅有少量岛状石墨烯生成,Raman谱中D峰、G峰、2D峰的峰强均很低;在激光辐照脉冲数增加至8000过程中,更多的Si原子溢出,表面的岛状石墨烯相互连接,网状结构逐步成形,D峰、G峰、2D峰峰强逐渐增强,网状结构逐渐完整,晶粒尺寸逐渐变大,根据(1)式[22]可知此时表征石墨烯层缺陷度的ID/IG呈下降式变化。

Lg=(2.4×10-10)λ14IDIG-1,(1)

式中:Lg为晶粒尺寸,nm;λ1为拉曼光谱激发波长,λ1=532 nm;ID和IG为拉曼峰积分面积。

脉冲数超过6000后,I2D/IG增大的趋势有所减弱,说明石墨烯层数增长的趋势减弱。这是由于在石墨烯六边形结构中,C原子之间的空隙小于Si原子的半径[16],随着SiC表面石墨烯层网状结构的逐步形成,石墨烯的六边形晶胞结构阻碍了Si原子的进一步升华,Si原子的逸出主要发生于石墨烯缺陷和晶粒边界之间,因此石墨烯层数增长趋缓。

当脉冲数达到8000时,极性Si(0001)面和非极性a(1120)面生长的石墨烯的I2D/IG均达到最大,ID/IG最小,此时样品表面的石墨烯质量最好。继续增大激光脉冲数,过多的激光脉冲破坏了样品表面的石墨烯层,缺陷增多,ID/IG迅速增大。同时,由于已形成的石墨烯层对Si原子升华的阻碍,石墨烯层数增长缓慢,I2D/IG呈现缓慢下降的趋势。

相比较而言,当脉冲数较少时,对于在极性Si(0001)面上生长的石墨烯,其Raman光谱中的2D峰较强,说明石墨烯的层数较多,而较大的光谱强度I2D/IG则说明该晶面较非极性a(1120)面中的C原子在Si原子逸出后更易于重排生长成石墨烯层。在达到最优脉冲数(8000)之前,与非极性a(1120)面上生长的石墨烯相比,极性Si(0001)面上生长的石墨烯的拉曼光谱强度ID/IG具有更大的下降趋势,这表明极性Si(0001)面更利于网状石墨烯结构连接成石墨烯层。对比相同脉冲数下极性Si(0001)面与非极性a(1120)面上石墨烯的拉曼光谱强度ID/IG可以发现,脉冲数大于4000后,前者的ID/IG均小于后者,即极性Si(0001)面上生长的石墨烯具有更少的缺陷。

图3给出了在最优脉冲数(8000)下,能量密度分别为1.0,1.06,1.13,1.19 J/cm2的激光辐照4H-SiC样品的两种晶面后,所生长石墨烯的Raman光谱及相应的拉曼峰强之比ID/IG和I2D/IG。当激光能量密度为1.06 J/cm2时,两种晶面上生长的石墨烯的峰强之比ID/IG均达到最小值,而且I2D/IG均达到最大值,说明此时制备的石墨烯层的质量最好。随着激光能量密度继续增大,ID/IG均迅速增加,这表明4H-SiC样品表面的石墨烯具有更高的缺陷态/晶粒边界,即过高的激光能量密度不利于石墨烯的生长。

图 3. 采用不同能量密度的激光辐照后,4H-SiC样品表面的拉曼光谱

Fig. 3. Raman spectra of 4H-SiC sample surface irradiated by laser with different energy densities

下载图片 查看所有图片

激光能量密度与激光脉冲数对生长石墨烯的影响不同。在同样能量密度激光的辐照下,当能量密度较低时,辐照不同晶面的4H-SiC样品表面的Raman光谱具有相对强度相近的2D峰,即石墨烯层的生长速度相近。由图3(c)和图3(d)可知:当激光能量密度大于1.06 J/cm2时,I2D/IG开始降低,说明石墨烯层数增多。这说明,随着能量密度提高,Si原子的逸出速度提高,留下更多的C原子互相连接生成石墨烯。与极性Si(0001)面相比,辐照非极性a(1120)面的SiC样品对能量密度的变化表现得更为敏感:随着能量密度提高,ID/IG迅速增大,且其增大的速度更大,这表明辐照非极性a(1120)面的4H-SiC样品表面生长的石墨烯缺陷迅速增多;同时,I2D/IG迅速下降,这表明石墨烯层数迅速增加。与极性Si(0001)面相比,辐照非极性a(1120)面的4H-SiC样品表面生长的石墨烯具有更高的缺陷态密度,层数也增长得更快。

表1和表2分别为采用不同能量密度的激光辐照4H-SiC样品的极性Si(0001)面和非极性a(1120)面8000脉冲数后,样品表面的霍尔效应测量结果。可见:当激光能量密度为1.06 J/cm2时,辐照两种晶面的样品的载流子迁移率均达到最大值,分别是169 cm2/(V·s)和308 cm2/(V·s),此时样品表面石墨烯的质量均较好,相应的石墨烯缺陷/晶界密度较低,载流子浓度也较低;进一步提高激光能量密度后,载流子迁移率降低,这是因为过高的激光能量密度导致石墨烯出现了更多的晶界[23-24]。此外,石墨烯的晶界还会引入n型掺杂[25],与极性Si(0001)面相比,非极性a(1120)面4H-SiC样品表面生长的石墨烯具有更高的晶界密度,因此非极性a(1120)面SiC上生长的石墨烯具有更高的载流子浓度。

图4所示为不同能量密度的激光辐照4H-SiC样品的极性Si(0001)面和非极性a(1120)面8000脉冲数后,样品的AFM表面形貌。由图4(a)~(d)可见,激光辐照4H-SiC样品的极性Si(0001)面后,样品的表面粗糙度(Ra)随着激光能量密度的增加而增大,导致缺陷和晶界增多。如图4(e)~(h)所示,激光辐照非极性a(1120)面后,SiC样品表面呈现条纹分布,进一步增大了样品的表面粗糙度和缺陷度。对于激光辐照非极性a(1120)面的4H-SiC样品,随着激光能量密度从1.0 J/cm2增加到1.13 J/cm2,其表面粗糙度逐渐增大,当激光能量密度增加到1.19 J/cm2时,表面粗糙度开始下降。这是因为此时激光能量密度很高,样品表面的Si原子具有较大的逸出速度,石墨烯晶粒尺寸减小,同时样品表面石墨烯层数大幅增加,使得样品的表面粗糙度降低。AFM的测试结果与图3所示拉曼光谱的表征结果一致,与霍尔效应的测试结果相符。

图 4. 不同能量密度的激光辐照4H-SiC样品的极性Si(0001)面和非极性a(11?20)面8000脉冲数后,样品表面的AFM形貌。(a) Si(0001)面,1.0 J/cm2;(b) Si(0001)面,1.06 J/cm2;(c) Si(0001)面,1.13 J/cm2;(d) Si(0001)面,1.19 J/cm2; (e) a(11?20)面,1.0 J/cm2;(f) a(11?20)面,1.06 J/cm2;(g)a(11?20)面,1.13 J/cm2;(h) a(11?20)面,1.19 J/cm2

Fig. 4. AFM morphology of Si-plane (0001) and a-plane (11?20) of SiC sample surface after 8000 pulses of laser irradiation with different energy densities. (a) Si-plane (0001), 1.0 J/cm2; (b) Si-plane (0001), 1.06 J/cm2; (c) Si-plane (0001), 1.13 J/cm2; (d) Si-plane (0001), 1.19 J/cm2; (e) a-plane (11?20), 1.0 J/cm2; (f) a-plane (11?20), 1.06 J/cm2; (g) a-plane (11?20), 1.13 J/cm2; (h) a-plane (11?20), 1.19 J/cm2

下载图片 查看所有图片

拉曼光谱与样品表面AFM形貌测量结果均表明,当激光辐照工艺条件相同时,与辐照极性Si(0001)面的SiC样品相比,辐照非极性a(1120)面的样品表面生成了无序性更大的石墨烯,这与SiC晶体原子的排列方式有关。

4H-SiC超晶胞及不同晶面原子的排列方式如图5所示,其中图5(b)、(c)分别给出了极性Si(0001)面和非极性a(1120)面上的原子排列方式。对于辐照极性Si(0001)面的4H-SiC样品,其表面石墨化的基本过程为[26]

(3×3)SiC→(1×1)SiC→3×3SiC→63×63R30°SiC+(1×1)gra→(1×1)gra,(2)

其中(6 3×6 3)R30°SiC结构被称为缓冲层,该结构中有约1/3的C原子通过强共价键与衬底的Si原子相连。由于缓冲层的存在,在属于石墨烯的每个子晶格的原子位点处,将存在实质上不同的相互作用,从而破坏了子晶格的对称性,引入了带隙和声子散射,降低了石墨烯的电子迁移率[27];但Si—C键构成的这一缓冲层也为石墨烯的生长提供了六边形模板,有利于石墨烯的长程有序。

图 5. 4H-SiC超晶胞模型及不同晶面上的原子排列方式示意图。(a)超晶胞球棒模型;(b)极性Si(0001)面上的原子排列示意图;(c)非极性a(11?20)面上的原子排列示意图

Fig. 5. 4H-SiC supercell model and schematics of arrangement of different crystal plane atoms. (a) Supercell ball bat model; (b) Si-plane (0001) atom arrangement diagram; (c) a-plane (11?20) atom arrangement diagram

下载图片 查看所有图片

如图6(a)所示,激光辐照4H-SiC衬底表面打断了Si—C键,由于Si原子的直径大于石墨烯六元环中C原子之间的间隙,因此Si原子只能从石墨烯的缺陷处发生解吸,因而在极性Si(0001)面上生长的石墨烯具有更完美的晶格结构和更低的缺陷。图7给出了激光能量密度为1.06 J/cm2,脉冲数为8000时,4H-SiC衬底极性Si(0001)面和非极性a(1120)面上石墨烯的高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)图。激光辐照8000脉冲数后,两个晶面上均有多层石墨烯生成,通过测量SiC衬底与石墨烯层之间的晶面间距可以发现:非极性a(1120)面上生长的石墨烯与衬底之间的晶面间距为0.34 nm;而极性Si(0001)面上生长的石墨烯存在缓冲层,其与衬底之间的晶面间距为0.29 nm,小于石墨烯之间的晶面间距0.34 nm[27-28]。缓冲层的存在会降低石墨烯的载流子迁移率,这一结果与极性Si(0001)面上石墨烯载流子迁移率较非极性a(1120)面上的小相印证。

图6(b)为激光辐照4H-SiC样品非极性a(1120)面后,样品表面生长石墨烯的原理示意图。对非极性a(1120)面上石墨烯的生长过程,目前尚无统一定论。当激光能量密度大于1.06 J/cm2后,非极性a(1120)面上的SiC由于缺乏六边形模板,生长的石墨烯更加无序,具有更高的晶界/缺陷态密度;随着石墨烯层的逐渐形成,生长成核阶段的晶界/缺陷为Si原子从衬底向上扩散提供了途径,晶粒越小,晶界的面积越大,Si升华的速率越高,石墨烯层的生长速率就越大,石墨烯中的缺陷亦迅速增长。由于缓冲层的存在,极性Si(0001)面上缺陷的面积覆盖率小于其他面上缺陷的面积覆盖率,这种小的缺陷覆盖率限制了多层石墨烯生长过程中Si的向外扩散。因此,与图3(c)、(d)所示一致,非极性a(1120)面上的SiC对能量密度的变化更敏感,而极性Si(0001)面上生长的石墨烯层数对能量密度没有显示出更强的依赖关系。

图 6. 激光辐照4H-SiC样品后,样品表面生长石墨烯的原理示意图。(a)辐照极性Si(0001)面;(b)辐照非极性a(11 20)面

Fig. 6. Schematics of graphene growth after laser irradiating 4H-SiC sample. (a) Irradiating Si-plane (0001); (b) irradiating a-plane(11 20)

下载图片 查看所有图片

图 7. 激光辐照4H-SiC样品后,样品的高分辨率透射电子显微镜图像。(a)辐照极性Si(0001)面,插图为选区的放大图;(b)辐照非极性a(11?20)面,插图为选区放大图

Fig. 7. High resolution transmission electron microscope (HRTEM) images of 4H-SiC after after laser irradiation (a) Irradiating Si-plane (0001) of SiC sample and the illustration is selected area enlarged view; (b) irradiating a-plane (0001) of SiC sample and the illustration is selected area enlarged view

下载图片 查看所有图片

结合其他团队的研究工作可知,采用激光辐照SiC制备石墨烯时,可以通过控制激光参数对SiC的加热温度、优选SiC辐照晶面以及工作气氛调控等,精确地控制准分子激光在SiC衬底表面制备石墨烯的缺陷态密度和层数。

4 结论

本文采用KrF准分子激光分解4H-SiC生长石墨烯,探究了不同晶面光致分解SiC生长石墨烯的影响及机理,获得了不同晶面条件下石墨烯生长的优化工艺参数。当激光能量密度为1.06 J/cm2,脉冲数为8000时,在SiC两个晶面的表面均获得了最佳质量的石墨烯层。本文发现:激光辐照4H-SiC样品的极性Si(0001)面后,样品表面生长的石墨烯存在缓冲层,缓冲层充当了石墨烯生长的模板,所生长的石墨烯具有较低的缺陷态密度,但缓冲层引入的带隙和声子散射影响了载流子迁移率;激光辐照4H-SiC样品的a(1120)面后,样品表面生长的石墨烯与衬底之间无缓冲层,Si原子不断从晶界和缺陷处逸出,生长的石墨烯具有较高的缺陷。本研究得到的SiC晶面对激光辐照生长石墨烯质量的影响规律和机制,对进一步提高激光光致分解SiC生长石墨烯的质量及石墨烯基电子器件的制备具有一定的指导意义。

参考文献

[1] Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, et al. Electric field effect in atomically thin carbon films[J]. Science, 2004, 306(5696): 666-669.

[2] Uz M, Jackson K, Donta M S, et al. Fabrication of high-resolution graphene-based flexible electronics via polymer casting[J]. Scientific Reports, 2019, 9: 10595.

[3] Lee C, Wei X D, Kysar J W, et al. Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene[J]. Science, 2008, 321(5887): 385-388.

[4] Cao Y, Fatemi V, Demir A, et al. Correlated insulator behaviour at half-filling in magic-angle graphene superlattices[J]. Nature, 2018, 556(7699): 80-84.

[5] 袁莹辉, 陈勰宇, 胡放荣, 等. 基于人工超表面/离子凝胶/石墨烯复合结构的太赫兹调幅器件[J]. 中国激光, 2019, 46(6): 0614016.

    Yuan Y H, Chen X Y, Hu F R, et al. Terahertz amplitude modulator based on metasurface/ion-gel/graphene hybrid structure[J]. Chinese Journal of Lasers, 2019, 46(6): 0614016.

[6] 王越, 冷雁冰, 董连和, 等. 基于石墨烯-金属混合结构的可调超材料吸波体设计[J]. 光学学报, 2018, 38(7): 0716001.

    Wang Y, Leng Y B, Dong L H, et al. Design of tunable metamaterial absorber based on graphene-metal hybrid structure[J]. Acta Optica Sinica, 2018, 38(7): 0716001.

[7] Stankovich S, Dikin D A, Piner R D, et al. Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide[J]. Carbon, 2007, 45(7): 1558-1565.

[8] Lee C K, Hwangbo Y, Kim S M, et al. Monatomic chemical-vapor-deposited graphene membranes bridge a half-millimeter-scale gap[J]. ACS Nano, 2014, 8(3): 2336-2344.

[9] Hernandez Y, Nicolosi V, Lotya M, et al. High-yield production of graphene by liquid-phase exfoliation of graphite[J]. Nature Nanotechnology, 2008, 3(9): 563-568.

[10] Gao X, Xu C X, Yin H, et al. Preparation of graphene by electrical explosion of graphite sticks[J]. Nanoscale, 2017, 9(30): 10639-10646.

[11] Novoselov K S. Fal'Ko V I, Colombo L, et al. A roadmap for graphene[J]. Nature, 2012, 490(7419): 192-200.

[12] Choi I, Jeong H Y, Jung D Y, et al. Laser-induced solid-phase doped graphene[J]. ACS Nano, 2014, 8(8): 7671-7677.

[13] Lin Z Y, Ji L F, Wu Y, et al. Laser-induced interfacial state changes enable tuning of the Schottky-barrier height in SiC[J]. Applied Surface Science, 2019, 469: 68-75.

[14] Antonelou A, Dracopoulos V, Yannopoulos S N. Laser processing of SiC: from graphene-coated SiC particles to 3D graphene froths[J]. Carbon, 2015, 85: 176-184.

[15] Nierlly K, Getúlio V, Marcos V, et al. Growth and characterization of graphene on polycrystalline SiC substrate using heating by CO2 laser beam[J]. Materials Research, 2016, 19(6): 1329-1334.

[16] Masakazu H, Hiroshi I, Daisuke N, et al. Direct growth of graphene on SiC(0001) by KrF-excimer laser irradiation[J]. Applied Physics Letters, 2016, 108(9): 093107.

[17] 王思聪, 季凌飞, 吴燕, 等. SiC发光特性及其调控研究进展[J]. 材料工程, 2017, 45(2): 102-111.

    Wang S C, Ji L F, Wu Y, et al. Progress inresearch on luminescence properties and modification of SiC[J]. Journal of Materials Engineering, 2017, 45(2): 102-111.

[18] Wu Y, Ji L F, Lin Z Y, et al. Blue photoluminescence enhancement in laser-irradiated 6H-SiC at room temperature[J]. Applied Physics Letters, 2014, 104(4): 041906.

[19] 胡莉婷, 季凌飞, 吴燕, 等. 激光辐照固态Al膜制备p型重掺杂4H-SiC[J]. 中国激光, 2018, 45(6): 0603003.

    Hu L T, Ji L F, Wu Y, et al. Preparation of p-type heavily-doped 4H-SiC by laser irradiation of solid Al film[J]. Chinese Journal of Lasers, 2018, 45(6): 0603003.

[20] Ferrari A C, Meyer J C, Scardaci V, et al. Raman spectrum of graphene and graphene layers[J]. Physical Review Letters, 2006, 97(18): 187401.

[21] Lui C H, Li Z Q, Chen Z Y, et al. Imaging stacking order in few-layer graphene[J]. Nano Letters, 2011, 11(1): 164-169.

[22] Daas B K, Omar S U, Shetu S, et al. Comparison of epitaxial graphene growth on polar and nonpolar 6H-SiC faces: on the growth of multilayer films[J]. Crystal Growth & Design, 2012, 12(7): 3379-3387.

[23] Nguyen V H, Hoang T X, Dollfus P, et al. Transport properties through graphene grain boundaries: strain effects versus lattice symmetry[J]. Nanoscale, 2016, 8(22): 11658-11673.

[24] Tapasztó L, Nemes-Incze P, Dobrik G, et al. Mapping the electronic properties of individual graphene grain boundaries[J]. Applied Physics Letters, 2012, 100(5): 053114.

[25] Borysiuk J, Sołtys J, Piechota J, et al. Structural defects in epitaxial graphene layers synthesized on C-terminated 4H-SiC (000 1-) surface: transmission electron microscopy and density functional theory studies[J]. Journal of Applied Physics, 2014, 115(5): 054310.

[26] Starke U, Riedl C. Epitaxial graphene on SiC(0001) and SiC(000 1-): from surface reconstructions to carbon electronics[J]. Journal of Physics: Condensed Matter, 2009, 21(13): 134016.

[27] Yu C, Li J, Liu Q, et al. Buffer layer induced band gap and surface low energy optical phonon scattering in epitaxial graphene on SiC(0001)[J]. Applied Physics Letters, 2013, 102(1): 013107.

[28] Ouerghi A, Silly M G, Marangolo M, et al. Large-area and high-quality epitaxial graphene on off-axis SiC wafers[J]. ACS Nano, 2012, 6(7): 6075-6082.

孙正阳, 季凌飞, 林真源, 张彤, 许园波, 张犁天. 激光分解4H-SiC制备石墨烯层的晶面取向影响研究[J]. 中国激光, 2020, 47(8): 0802002. Sun Zhengyang, Ji Lingfei, Lin Zhenyuan, Zhang Tong, Xu Yuanbo, Zhang Litian. Effect of Crystal Orientation on Synthesis of Graphene Layers by Laser Decomposition of 4H-SiC[J]. Chinese Journal of Lasers, 2020, 47(8): 0802002.

点击上图查看本文图集
论文摘要 Full Text  图 & 表 补充材料 基本信息 知识挖掘 Metrics PDF全文参考文献 & 引文
本文已被 2 篇论文引用
被引统计数据来源于中国光学期刊网
引用该论文： TXT   |   EndNote

被引通知
PDF全文

相关论文

加载中...

相关资讯

加载中...

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务，点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站，请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!
快速查询 高级查询
最近搜索：
大家在搜： 人工智能     图像处理     光子 
热门搜索： 机器视觉     光通信     光纤传感器