se encuentra que la cristalinidad del grafeno epitaxial (por ejemplo) crecido en un sustrato hexagonal-sic se mejora enormemente al tapar el sustrato con una placa de molibdeno (placa-M) durante el recocido al vacío. la mejora de la cristalinidad de, por ejemplo, la capa crecida con el encapsulado de placa de mo se confirma por el cambio significativo de los espectros raman medidos, en comparación con los espectros de ausencia de cobertura. Se considera que el encapsulado de placa móvil induce la acumulación de calor en la superficie sic mediante la duplicación de la radiación térmica y eleva la presión parcial cerca de la superficie confinando los átomos si sublimados entre el sustrato sic y la placa móvil, que serían los contribuyentes esenciales de la mejora de la cristalinidad.

Introducción

El grafeno es un material en 2d compuesto por una monocapa de átomos de carbono dispuestos en una estructura de celosía en forma de panal1,2,3,4. debido a su movilidad superior de electrones y agujeros, se ha considerado que el grafeno es un material candidato prometedor para dispositivos electrónicos ultrarrápidos que operan en este régimen de frecuencia5. el primer aislamiento exitoso del grafeno se logró exfoliando mecánicamente el grafito pirolítico altamente orientado (hopg) 2. aunque las escamas de grafeno de cristal único de alta calidad pueden obtenerse mediante exfoliación mecánica, los tamaños de las escamas de grafeno son demasiado pequeños (\u0026 lt; 100 μm) para aplicaciones prácticas6. Se han explorado varias alternativas, incluida la deposición química de vapor (cvd) 7,8, la deposición de fuente sólida9,10 y la graficación superficial de sic4,6,11,12,13,14 para la síntesis de grafeno a gran escala. de particular interés es la graficación superficial de un solo cristalino sic por recocido térmico en ultra alto vacío (uhv) 4 o ar environment6 a alta temperatura (\u0026 gt; 1300 ° c). en este proceso, solo los átomos si se subliman desde la superficie y los átomos c restantes se reordenan para formar un grafeno epitaxial uniforme del tamaño de muestra uniforme (p. ej.) en si-face (0001) o c-face (000-1) superficie15. por ejemplo, el cultivado en la superficie de la cara C es normalmente más grueso (típicamente de 10 a 20 capas) que en la superficie de la cara sí, pero la movilidad de su portador puede alcanzar hasta 18.700 cm2v-1s-1 14. hass et al.muestran desde el principio- principios que calculan que una movilidad de portadora tan alta de c-face, por ejemplo, se debe a las fallas de apilamiento rotativas únicas que residen en la cara c, por ejemplo16. estas fallas de apilamiento rotativo desacoplan electrónicamente las capas de grafeno adyacentes y hacen que las múltiples capas de grafeno mantengan las propiedades electrónicas de un grafeno aislado de capa única. muy recientemente, trabelsi et al. han informado que algunas o incluso una sola capa de grafeno podrían cultivarse epitaxialmente en la superficie de la cara c en forma de islas (cientos de μm) o burbujas independientes (varias μm) 17,

18. Sus resultados implican que es posible controlar el grosor de, por ejemplo, crecido en la superficie de la cara c ajustando cuidadosamente el flujo sif suministrado externamente y el tiempo de crecimiento durante el recocido uhv convencional. en función de la disponibilidad a gran escala y de las buenas propiedades eléctricas, por ejemplo, en la superficie sic (ya sea si-face o c-face) se demuestra claramente el potencial de ser utilizado como plataforma para futuros dispositivos electrónicos. sin embargo, es necesario trabajar continuamente para reducir la temperatura de formación de, por ejemplo, mientras se mantienen sus propiedades eléctricas superiores para fabricar dispositivos electrónicos de alto rendimiento a costos de procesamiento reducidos. esto es bastante crucial para la comercialización real de productos electrónicos basados ​​en p.ej. en competencia con la tecnología si actual. en este trabajo, hemos desarrollado un método experimental para mejorar significativamente la cristalinidad de, por ejemplo, crecido en un sustrato hexagonal-sic simplemente tapando el sustrato con una placa de molibdeno (placa-M) durante el recocido uhv.

resultados

crecimiento de, por ejemplo, películas sobre la superficie 4-sic de cara c de tipo n con tapado de placa de mo y análisis estructurales

la película, por ejemplo, se cultivó primero en un sustrato 4h-sic de cara en C de tipo n de 4 grados de error de corte a \u0026 lt; 11-20 \u0026 gt ;. el sustrato sic se limpió químicamente con hf (49%) durante 1 minuto seguido de enjuague con metanol para eliminar los óxidos nativos. la placa móvil también se limpió con solución de hcl: h2o (2: 1) durante 10 min seguido de di aclarado y recocido a 500 ° c en uhv para eliminar los residuos de los procesos de mecanizado. con el fin de comparar el crecimiento de, por ejemplo, con y sin taponamiento de placa de mo, la superficie de cara c de una muestra de 4h-sic estuvo en contacto con la placa de mo, mientras que la de la otra muestra de 4h-sic estuvo expuesta al entorno uhv durante recocido como se muestra en la figura 1. las muestras preparadas de esta manera fueron recocidas durante 10-60 min a 850-950 ° c, que es sustancialmente menor que el proceso de recocido al vacío convencional. la temperatura se midió usando tanto un pirómetro IR como un termopar para verificación cruzada. la presión de la base de la cámara fue de 6,0 × 10-9 torr y la presión de trabajo llegó a ser tan alta como ~ 4,6 × 10-6 torr cuando el tiempo de recocido alcanzó 60 min a 900 ° c.

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