全部 标题 作者
关键词 摘要

OALib Journal期刊
ISSN: 2333-9721
费用：99美元
投递稿件

查看量下载量

相关文章

更多...
化学学报  2012 

SiC衬底上石墨烯的性质、改性及应用研究

DOI: 10.6023/A12070398, PP. 2197-2207

Keywords: 石墨烯,衬底,SiC,改性,外延法

Full-Text   Cite this paper   Add to My Lib

Abstract:

大面积高质量石墨烯的制备及其改性对于纳电子器件相关研究有重要意义.本文综述了近年来SiC衬底上石墨烯的相关研究,包括外延法制备石墨烯、石墨烯与SiC衬底的作用机理、SiC衬底上石墨烯的改性方法以及外延石墨烯在器件等方面应用的重要进展.目前,外延法的工艺较为成熟且制备的较大面积石墨烯品质较好.SiC衬底和石墨烯之间的相互作用与衬底的表面原子种类、表面态、原子成键、钝化程度、电荷转移等密切相关,其对石墨烯的电子能带、载流子种类产生明显影响.实验与理论计算的结合可望加深对SiC衬底与石墨烯作用机理的理解,并指导外延石墨烯改性及其在器件应用方面的进一步研究.

 References

[1]  Ramesh, P.; Itkis, M. E.; Bekyarova, E.; Wang, F.; Niyogi, S.; Chi, X.; Berger, C.; de Heer, W.; Haddon, R. C. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14429.
[2]  De Heer, W. A. Phys. Scripta 2012, 2012, 014004.
[3]  Novoselov, K.; Jiang, D.; Schedin, F.; Booth, T.; Khotkevich, V.; Morozov, S.; Geim, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 10451.
[4]  De, S.; King, P. J.; Lotya, M.; O'Neill, A.; Doherty, E. M.; Hernandez, Y.; Duesberg, G. S.; Coleman, J. N. Small 2010, 6, 458.
[5]  Koh, A. T. T.; Foong, Y. M.; Chua, D. H. C. Diam. Relat. Mater. 2012, 25, 98.
[6]  Wang, L.; Tian, L. H.; Wei, G. D.; Gao, F. M.; Zheng, J. J.; Yang, W. Y. J. Inorg. Mater. 2011, 26, 1009. (王霖, 田林海, 尉国栋, 高凤梅, 郑金桔, 杨为佑, 无机材料学报, 2011, 26, 1009.)
[7]  Li, X.; Cai, W.; An, J.; Kim, S.; Nah, J.; Yang, D.; Piner, R.; Velamakanni, A.; Jung, I.; Tutuc, E. Science 2009, 324, 1312.
[8]  Dai, G. P.; Cooke, P. H.; Deng, S. Chem. Phys. Lett. 2012, 536, 113.
[9]  Van Bommel, A.; Crombeen, J.; Van Tooren, A. Surf. Sci. 1975, 48, 463.
[10]  Owman, F.; Martensson, P. Surf. Sci. 1995, 330, L639.
[11]  Berger, C.; Song, Z.; Li, T.; Li, X.; Ogbazghi, A. Y.; Feng, R.; Dai, Z.; Marchenkov, A. N.; Conrad, E. H.; Phillip, N. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 19912.
[12]  De Heer, W. A.; Berger, C.; Wu, X.; First, P. N.; Conrad, E. H.; Li, X.; Li, T.; Sprinkle, M.; Hass, J.; Sadowski, M. L. Solid State Commun. 2007, 143, 92.
[13]  Berger, C.; Song, Z.; Li, X.; Wu, X.; Brown, N.; Naud, C.; Mayou, D.; Li, T.; Hass, J.; Marchenkov, A. N. Science 2006, 312, 1191.
[14]  Sutter, P. Nat. Mater. 2009, 8, 171.
[15]  Hupalo, M.; Conrad, E.; Tringides, M. Phys. Rev. B 2009, 80, 041401.
[16]  Bolen, M.; Harrison, S. E.; Biedermann, L.; Capano, M. A. J. Electron. Mater. 2009, 39, 2696.
[17]  Norimatsu, W.; Takada, J.; Kusunoki, M. Phys. Rev. B 2011, 84, 035424.
[18]  De Heer, W. A.; Berger, C.; Ruan, M.; Sprinkle, M.; Li, X.; Hu, Y.; Zhang, B.; Hankinson, J.; Conrad, E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 16900.
[19]  Hass, J.; Millán-Otoya, J. E.; First, P. N.; Conrad, E. H. Phys. Rev. B 2008, 78, 205424.
[20]  Lauffer, P.; Emtsev, K.; Graupner, R.; Seyller, T.; Ley, L.; Reshanov, S.; Weber, H. Phys. Rev. B 2008, 77, 155426.
[21]  Varchon, F.; Mallet, P.; Veuillen, J. Y.; Magaud, L. Phys. Rev. B 2008, 77, 235412.
[22]  Hite, J. K.; Twigg, M. E.; Tedesco, J. L.; Friedman, A. L.; Myers-Ward, R. L.; Eddy Jr., C. R.; Gaskill, D. K. Nano Lett. 2011, 11, 1190.
[23]  Ohta, T.; Bartelt, N. C.; Nie, S.; Thürmer, K.; Kellogg, G. Phys. Rev. B 2010, 81, 121411.
[24]  Ferrari, A.; Meyer, J.; Scardaci, V.; Casiraghi, C.; Lazzeri, M.; Mauri, F.; Piscanec, S.; Jiang, D.; Novoselov, K.; Roth, S. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 187401.
[25]  Riedl, C.; Starke, U.; Bernhardt, J.; Franke, M.; Heinz, K. Phys. Rev. B 2007, 76, 245406.
[26]  Magaud, L.; Hiebel, F.; Varchon, F.; Mallet, P.; Veuillen, J. Y. Phys. Status Solidi-R 2009, 3, 172.
[27]  Berger, C.; Wu, X.; First, P.; Conrad, E.; Li, X.; Sprinkle, M.; Hass, J.; Varchon, F.; Magaud, L.; Sadowski, M. Adv. Solid State Phys. 2008, 47, 145.
[28]  Hicks, J.; Sprinkle, M.; Shepperd, K.; Wang, F.; Tejeda, A.; Taleb-Ibrahimi, A.; Bertran, F.; Le Fèvre, P.; de Heer, W.; Berger, C. Phys. Rev. B 2011, 83, 205403.
[29]  Sun, D.; Rioux, J.; Sipe, J.; Zou, Y.; Mihnev, M.; Berger, C.; de Heer, W. A.; First, P. N.; Norris, T. B. Phys. Rev. B 2011, 85, 165427.
[30]  Faugeras, C.; Nerrière, A.; Potemski, M.; Mahmood, A.; Dujardin, E.; Berger, C.; De Heer, W. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 011914.
[31]  First, P. N.; De Heer, W. A.; Seyller, T.; Berger, C.; Stroscio, J. A.; Moon, J. S. MRS Bull. 2010, 35, 296.
[32]  Sclauzero, G.; Pasquarello, A. Phys. Rev. B 2012, 85, 161405.
[33]  Ni, Z.; Chen, W.; Fan, X.; Kuo, J.; Yu, T.; Wee, A.; Shen, Z. Phys. Rev. B 2008, 77, 115416.
[34]  Biedermann, L. B.; Bolen, M. L.; Capano, M. A.; Zemlyanov, D.; Reifenberger, R. Birck and NCN Publications. 2009, 79, 355.
[35]  Hibino, H.; Mizuno, S.; Kageshima, H.; Nagase, M.; Yamaguchi, H. Phys. Rev. B 2009, 80, 085406.
[36]  Starke, U.; Riedl, C. J. Phys. Condens. Matter 2009, 21, 134016.
[37]  Hass, J.; De Heer, W.; Conrad, E. J. Phys: Condens. Matter 2008, 20, 323202.
[38]  Hiebel, F.; Mallet, P.; Varchon, F.; Magaud, L.; Veuillen, J. Phys. Rev. B 2008, 78, 153412.
[39]  Wang, Z.; Irle, S.; Zheng, G.; Kusunoki, M.; Morokuma, K. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 12960.
[40]  Magaud, L.; Hiebel, F.; Varchon, F.; Mallet, P.; Veuillen, J. Y. Phys. Rev. B 2009, 79, 161405.
[41]  Friedman, A. L.; Tedesco, J. L.; Campbell, P. M.; Culbertson, J. C.; Aifer, E.; Perkins, F. K.; Myers-Ward, R. L.; Hite, J. K.; Eddy Jr., C. R.; Jernigan, G. G. Nano Lett. 2010, 10, 3962.
[42]  Sprinkle, M.; Soukiassian, P.; de Heer, W.; Berger, C.; Conrad, E. Phys. Status Solidi-R. 2009, 3, A91.
[43]  Sun, D.; Divin, C.; Berger, C.; de Heer, W. A.; First, P. N.; Norris, T. B. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 136802.
[44]  Huang, B.; Xiang, H.; Wei, S. H. Phys. Rev. B 2011, 83, 161405.
[45]  Hu, Y. J; Jin, J.; Zhang, H.; Wu, P; Cai, C. X. Acta Phys-Chim. Sin. 2010, 26, 2073. (胡耀娟, 金娟, 张卉, 吴萍, 蔡称心, 物理化学学报, 2010, 26, 2073.)
[46]  Li, X.; Wu, X.; Sprinkle, M.; Ming, F.; Ruan, M.; Hu, Y.; Berger, C.; De Heer, W. A. Phys. Status Solidi A 2010, 207, 286.
[47]  Bekyarova, E.; Sarkar, S.; Niyogi, S.; Itkis, M.; Haddon, R. J. Phys. D: Appl. Phys. 2012, 45, 154009.
[48]  Choi, W.; Lahiri, I.; Seelaboyina, R.; Kang, Y. S. Crit. Rev. Solid. State 2010, 35, 52.
[49]  Tian, Y.; Zhao, Q. Y.; Hu, J.; Zhou, C.; Miao, L.; Jiang, J. J. Prog. Chem. 2012, 24, 512. (田圆, 赵倩莹, 胡靖, 周辰, 缪灵, 江建军, 化学进展, 2012, 24, 512.)
[50]  Giovannetti, G.; Khomyakov, P.; Brocks, G.; Karpan, V.; Van den Brink, J.; Kelly, P. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 26803.
[51]  Gierz, I.; Riedl, C.; Starke, U.; Ast, C. R.; Kern, K. Nano Lett. 2008, 8, 4603.
[52]  Pletikosi?, I.; Kralj, M.; Pervan, P.; Brako, R.; Coraux, J.; N’Diaye, A.; Busse, C.; Michely, T. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 56808.
[53]  Preobrajenski, A.; Ng, M. L.; Vinogradov, A.; Martensson, N. Phys. Rev. B 2008, 78, 073401.
[54]  Emery, J. D.; Wang, Q. H.; Zarrouati, M.; Fenter, P.; Hersam, M. C.; Bedzyk, M. J. Surf. Sci. 2011, 605, 1685.
[55]  Novoselov, K.; Geim, A.; Morozov, S.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S.; Grigorieva, I.; Firsov, A. Science 2004, 306, 666.
[56]  Kopylov, S.; Tzalenchuk, A.; Kubatkin, S.; Fal’ko, V. I. Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 112109.
[57]  Kedzierski, J.; Hsu, P. L.; Healey, P.; Wyatt, P. W.; Keast, C. L.; Sprinkle, M.; Berger, C.; de Heer, W. A. IEEE T. Electron. Dev. 2008, 55, 2078.
[58]  Zhu, J.; Luo, Z.; Wu, S.; Haldolaarachchige, N.; Young, D. P.; Wei, S.; Guo, Z. J. Mater. Chem. 2011, 22, 835.
[59]  Schedin, F.; Geim, A.; Morozov, S.; Hill, E.; Blake, P.; Katsnelson, M.; Novoselov, K. Nat. Mater. 2007, 6, 652.
[60]  Itkis, M. E.; Wang, F.; Ramesh, P.; Bekyarova, E.; Niyogi, S.; Chi, X.; Berger, C.; de Heer, W. A.; Haddon, R. C. Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 093115.
[61]  Srivastava, N.; He, G.; Mende, P.; Feenstra, R.; Sun, Y. J. Phys. D: Appl. Phys. 2011, 45, 154001.
[62]  Prakash, G.; Capano, M. A.; Bolen, M. L.; Zemlyanov, D.; Reifenberger, R. G. Carbon 2010, 48, 2383.
[63]  Vecchio, C.; Sonde, S.; Bongiorno, C.; Rambach, M.; Yakimova, R.; Raineri, V.; Giannazzo, F. Nanoscale Res. Lett. 2011, 6, 1.
[64]  Mathieu, C.; Barrett, N.; Rault, J.; Mi, Y.; Zhang, B.; de Heer, W.; Berger, C.; Conrad, E.; Renault, O. Phys. Rev. B 2011, 83, 235436.
[65]  Emtsev, K.; Speck, F.; Seyller, T.; Ley, L.; Riley, J. Phys. Rev. B 2008, 77, 155303.
[66]  Varchon, F.; Feng, R.; Hass, J.; Li, X.; Nguyen, B. N.; Naud, C.; Mallet, P.; Veuillen, J. Y.; Berger, C.; Conrad, E. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 126805.
[67]  Mattausch, A.; Pankratov, O. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 76802.
[68]  Hass, J.; Varchon, F.; Millan-Otoya, J. E.; Sprinkle, M.; Sharma, N.; de Heer, W. A.; Berger, C.; First, P. N.; Magaud, L.; Conrad, E. H. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 125504.
[69]  Hibino, H.; Tanabe, S.; Mizuno, S.; Kageshima, H. J. Phys. D: Appl. Phys. 2012, 45, 154008.
[70]  Wu, X.; Hu, Y.; Ruan, M.; Madiomanana, N. K.; Hankinson, J.; Sprinkle, M.; Berger, C.; De Heer, W. A. Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 223108.
[71]  Tang, J.; Liu, Z. L.; Kang, Z. Y.; Yan, W. S.; Xu, P. S.; Pan, H. B.; Wei, S. Q.; Gao, Y. Q.; Xu, X. G. Acta Phys. Chim. Sin. 2010, 26, 253. (唐军, 刘忠良, 康朝阳, 闫文盛, 徐彭寿, 潘海斌, 韦世强, 高玉强, 徐现刚, 物理化学学报, 2010, 26, 253.)
[72]  Hass, J.; Feng, R.; Li, T.; Li, X.; Zong, Z.; De Heer, W.; First, P.; Conrad, E.; Jeffrey, C.; Berger, C. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 143106.
[73]  Winnerl, S.; Orlita, M.; Plochocka, P.; Kossacki, P.; Potemski, M.; Winzer, T.; Malic, E.; Knorr, A.; Sprinkle, M.; Berger, C. Phys. Rev. Lett. 2011, 107, 237401.
[74]  Faugeras, C.; Amado, M.; Kossacki, P.; Orlita, M.; Sprinkle, M.; Berger, C.; De Heer, W.; Potemski, M. Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 186803.
[75]  Plochocka, P.; Kossacki, P.; Golnik, A.; Kazimierczuk, T.; Berger, C.; De Heer, W.; Potemski, M. Phys. Rev. B 2009, 80, 245415.
[76]  Moritz, W.; Wang, B.; Bocquet, M. L.; Brugger, T.; Greber, T.; Wintterlin, J.; Günther, S. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 136102.
[77]  Premlal, B.; Cranney, M.; Vonau, F.; Aubel, D.; Casterman, D.; De Souza, M.; Simon, L. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 263115.
[78]  Varykhalov, A.; Sánchez-Barriga, J.; Shikin, A.; Biswas, C.; Vescovo, E.; Rybkin, A.; Marchenko, D.; Rader, O. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 157601.
[79]  Gierz, I.; Suzuki, T.; Weitz, R. T.; Lee, D. S.; Krauss, B.; Riedl, C.; Starke, U.; H？chst, H.; Smet, J. H.; Ast, C. R. Phys. Rev. B 2010, 81, 235408.
[80]  Panchakarla, L.; Subrahmanyam, K.; Saha, S.; Govindaraj, A.; Krishnamurthy, H.; Waghmare, U.; Rao, C. Adv. Mater. 2009, 21, 4726.
[81]  Gao, R. L.; Miao, L.; Song, J. Q.; Wu, Y. 2009 China Functional Materials Technology and Industry Forum, 2009 supplement. (高瑞玲, 缪灵, 宋家琪, 吴忧, 2009 中国功能材料科技与产业高层论坛论文集, 2009, 增刊.)
[82]  Guisinger, N. P.; Rutter, G. M.; Crain, J. N.; First, P. N.; Stroscio, J. A. NanoLett. 2009, 9, 1462.
[83]  Balog, R.; J？rgensen, B.; Wells, J.; Lagsgaard, E.; Hofmann, P.; Besenbacher, F.; Hornekar, L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8744.
[84]  Riedl, C.; Coletti, C.; Iwasaki, T.; Zakharov, A.; Starke, U. Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 246804.
[85]  Cheng, Y.; Kaloni, T.; Huang, G.; Schwingenschl？gl, U. Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 053117.
[86]  Khare, B. N.; Wilhite, P.; Meyyappan, M. Nanotechnology 2004, 15, 1650.
[87]  Robinson, J. T.; Burgess, J. S.; Junkermeier, C. E.; Badescu, S. C.; Reinecke, T. L.; Perkins, F. K.; Zalalutdniov, M. K.; Baldwin, J. W.; Culbertson, J. C.; Sheehan, P. E. Nano Lett. 2010, 10, 3001.
[88]  Niyogi, S.; Bekyarova, E.; Hong, J.; Khizroev, S.; Berger, C.; de Heer, W.; Haddon, R. C. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2487.
[89]  Sque, S.; Jones, R.; Goss, J.; Briddon, P.; ？berg, S. J. Phys. Condens. Matter 2005, 17, L21.
[90]  Pinto, H.; Jones, R.; Goss, J.; Briddon, P. J. Phys: Condens. Matter. 2009, 21, 402001.
[91]  Jee, H.; Han, J. H.; Hwang, H. N.; Kim, B.; Kim, H.; Kim, Y. D.; Hwang, C. C. Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 093107.
[92]  Zhou, S.; Siegel, D.; Fedorov, A.; Lanzara, A. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 86402.
[93]  Lara-Avila, S.; Moth-Poulsen, K.; Yakimova, R.; Bjornholm, T.; Fal'ko, V.; Tzalenchuk, A.; Kubatkin, S. Adv. Mater. 2011, 23, 878.
[94]  Bekyarova, E.; Itkis, M. E.; Ramesh, P.; Berger, C.; Sprinkle, M.; De Heer, W. A.; Haddon, R. C. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1336.
[95]  Stolyarova, E.; Stolyarov, D.; Bolotin, K.; Ryu, S.; Liu, L.; Rim, K.; Klima, M.; Hybertsen, M.; Pogorelsky, I.; Pavlishin, I. Nano Lett. 2008, 9, 332.
[96]  Bekyarova, E.; Itkis, M. E.; Ramesh, P.; Haddon, R. C. Phys. Status Solidi-R 2009, 3, 184.
[97]  Soin, N.; Roy, S. S.; Lim, T. H.; McLaughlin, J. A. D. Mater. Chem. Phys. 2011, 129, 1051.
[98]  Guo, Y.; Guo, W.; Chen, C. Phys. Rev. B 2009, 80, 085424.
[99]  Sprinkle, M.; Ruan, M.; Hu, Y.; Hankinson, J.; Rubio-Roy, M.; Zhang, B.; Wu, X.; Berger, C.; De Heer, W. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 727.
[100]  Xue, J.; Sanchez-Yamagishi, J.; Bulmash, D.; Jacquod, P.; Deshpande, A.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Jarillo-Herrero, P.; LeRoy, B. J. Nat. Mater. 2011, 10, 282.
[101]  Hui, Y. Y.; Tai, G.; Sun, Z.; Xu, Z.; Wang, N.; Yan, F.; Lau, S. P. Nanoscale 2012, 4, 3118.
[102]  Geim, A. K.; Novoselov, K. S. Nat. Mater. 2007, 6, 183.
[103]  Novoselov, K.; Morozov, S.; Mohinddin, T.; Ponomarenko, L.; Elias, D.; Yang, R.; Barbolina, I.; Blake, P.; Booth, T.; Jiang, D. Phys. Status Solidi B 2007, 244, 4106.
[104]  Novoselov, K.; Geim, A.; Morozov, S.; Jiang, D.; Grigorieva, M. I. K. I. V.; Dubonos, S.; Firsov, A. Nature 2005, 438, 197.
[105]  Zhang, Y.; Tan, Y. W.; Stormer, H. L.; Kim, P. Nature 2005, 438, 201.
[106]  Novoselov, K. S.; Jiang, Z.; Zhang, Y.; Morozov, S.; Stormer, H.; Zeitler, U.; Maan, J.; Boebinger, G.; Kim, P.; Geim, A. Science 2007, 315, 1379.
[107]  Sutter, P. W.; Flege, J. I.; Sutter, E. A. Nat. Mater. 2008, 7, 406.
[108]  Kim, E. S.; Shin, H. J.; Yoon, S. M.; Han, G. H.; Chae, S. J.; Bae, J. J.; Gunes, F.; Choi, J. Y.; Lee, Y. H. Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 223102.
[109]  Van Elsbergen, V.; Kampen, T.; M？nch, W. Surf. Sci. 1996, 365, 443.
[110]  Daas, B. K.; Omar, S. U.; Shetu, S.; Daniels, K. M.; Ma, S.; Sudarshan, T. S.; Chandrashekhar, M. V. S. Cryst. Growth Des. 2012, 12, 3379.

Full-Text

Contact Us

service@oalib.com

QQ:3279437679

WhatsApp +8615387084133