Сайт переехал physreal.com

Для синтеза графена использовали пластины 6H–SiC(0001), 4H–SiC(0001) и 4H–SiC(0001). Пластины первых двух типов представляли собой полупроводник n-типа, легированный азотом и имеющий удельное сопротивление менее 1 Ом•см, а пластина третьего типа была либо полупроводником n-типа, либо полуизолятором с удельным сопротивлением более 10⁵ Ом•см. Графен синтезировали при отжиге пластин в камере электронного микроскопа при вакууме 5х10⁻¹¹ Торр. Пластины 6H–SiC(0001) и 4H–SiC(0001) перед проведением синтеза подвергали химической обработке, а пластину 4H–SiC(0001) отжигали в атмосфере H₂ при высокой температуре.

Для определения числа слоев в образцах графена использовали подход, основанный на обработке энергетических зависимостей изображений, полученных с помощью электронного микроскопа малых энергий. Если энергия налетающих электронов совпадает с положением одного из дискретных уровней энергии в графене, эти электроны резонансным образом проходят сквозь графеновую пленку, что приводит к появлению минимума в спектре отражения пленки. При этом число графеновых слоев в пленке определяется непосредственно как число таких минимумов. Наряду с описанным способом определения числа слоев в графеновой пленке для этой цели использовали также другой подход, основанный на использовании атомного силового микроскопа. В этом методе измеряли высоту пленки над поверхностью подложки, которая определяется числом слоев графена. Измерения показали, что островки однослойного и двухслойного графена сосредоточены преимущественно вблизи границ графеновой пленки. Образцы графена, выращенные на 4H–SiC(0001) поверхности, исследовали методом дифракции медленных электронов (энергия 3 эВ), а также (после термообработки при температуре 1100°C) с помощью атомно-силового микроскопа. Результаты измерений указывают на различную ориентацию графеновых слоев размером менее 100 нм относительно плоскости кристалла.

Еще один подход к решению проблемы определения числа слоев в образцах графеновых пленок основан на зависимости работы выхода электрона от числа слоев. Такая зависимость, полученная на основании результатов измерений различных авторов, показана на рисунке.

Работа выхода электрона из плёнки графена в зависимости от числа графеновых слоёв.

При построении этой зависимости предполагалось, что работа выхода графена с числом слоев более 10 должна совпадать с соответствующей величиной для кристаллического графита (4.6 эВ). Для определения числа слоев в графене использовали величины работы выхода электрона, установленные при обработке спектров вторичных фотоэлектронов. Исследования показали, что при контроле числа слоев удается вырастить однородные по поверхности однослойные и двухслойные образцы эпитаксиальных графенов размером в несколько микрон.

1. H.Hibino et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 43, 374005 (2010).