多层石墨烯及其叠加顺序既提供了有趣的基本特性,也提供了技术工程应用。几种控制叠加顺序的方法已经被证明,但是精确控制所需叠加序列的层数的方法仍然缺乏。在这里,我们提出了一种使用直接化学气相沉积法,通过Cu-Si合金形成来控制晶圆级多层石墨烯薄膜的层厚度和晶体学堆叠顺序的方法。通过调节超低极限CH
4浓度引入C原子以形成SiC层,在Si升华后以晶片级达到1-4个石墨烯层。单晶或均匀取向的双层(AB),三层(ABA)和四层(ABCA)石墨烯的晶体结构是通过纳米角分辨光发射光谱法确定的,这与理论计算,拉曼光谱和传输测量相吻合。本研究朝着石墨和其他二维材料的层控制生长迈出了一步。
Fig. 1 Cu-Si合金中多层石墨烯的扩散至升华生长。
Fig. 2 通过在CVD室中进行热处理,形成的Cu-Si合金和均匀的多层石墨烯生长。
Fig. 3 在晶圆规模上控制石墨烯层和单晶多层石墨烯膜的数量。
Fig. 4 石墨烯薄膜层间的相对晶体取向。
相关研究成果于2020年由韩国水原基础科学研究所Young Hee Lee课题组,发表在Nature Nanotechnology (https://doi.org/10.1038/s41565-020-0743-0)上。原文:Layer-controlled single-crystalline graphene film with stacking order via Cu–Si alloy formation。
摘自《石墨烯杂志》公众号: