An atomic carbon source for high temperature molecular beam epitaxy of graphene.
An atomic carbon source for high temperature molecular beam epitaxy of graphene.
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DOI：
10.1038/s41598-017-07021-1
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发表时间：
2017-07-26
影响因子：
4.6
通讯作者：
Novikov SV
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Albar JD;Summerfield A;Cheng TS;Davies A;Smith EF;Khlobystov AN;Mellor CJ;Taniguchi T;Watanabe K;Foxon CT;Eaves L;Beton PH;Novikov SV
我们报告了在约 1400°C 的衬底生长温度下，使用新型原子碳源在 hBN 薄片和蓝宝石晶圆上进行石墨烯层的分子束外延 (MBE)。该源产生主要是原子碳的通量，该通量通过填充有石墨粉末的焦耳加热钽管的壁扩散。我们展示了蓝宝石上的碳沉积，碳沉积速率高达 12 nm/h。原子力显微镜测量揭示了当石墨烯单层在六方氮化硼薄片上生长时形成六边形莫尔图案。使用升华碳源和原子碳源在六方氮化硼和蓝宝石上生长的石墨烯层的拉曼光谱相似，而碳聚集体的性质不同——使用升华碳源为石墨，使用原子碳源为非晶态。在 MBE 生长温度下，我们观察到来自原子碳源的助熔剂对蓝宝石晶片表面的蚀刻，而我们在使用升华碳源的石墨烯的 MBE 生长中没有观察到这种情况。
We report the use of a novel atomic carbon source for the molecular beam epitaxy (MBE) of graphene layers on hBN flakes and on sapphire wafers at substrate growth temperatures of ~1400 °C. The source produces a flux of predominantly atomic carbon, which diffuses through the walls of a Joule-heated tantalum tube filled with graphite powder. We demonstrate deposition of carbon on sapphire with carbon deposition rates up to 12 nm/h. Atomic force microscopy measurements reveal the formation of hexagonal moiré patterns when graphene monolayers are grown on hBN flakes. The Raman spectra of the graphene layers grown on hBN and sapphire with the sublimation carbon source and the atomic carbon source are similar, whilst the nature of the carbon aggregates is different - graphitic with the sublimation carbon source and amorphous with the atomic carbon source. At MBE growth temperatures we observe etching of the sapphire wafer surface by the flux from the atomic carbon source, which we have not observed in the MBE growth of graphene with the sublimation carbon source.
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