GROWTH OF GRAPHENE BY MOLECULAR BEAM EPITAXY AND CHARACTERIZATION - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2011

GROWTH OF GRAPHENE BY MOLECULAR BEAM EPITAXY AND CHARACTERIZATION

ELABORATION DE GRAPHENE PAR EPITAXIE PAR JETS MOLECULAIRES ET CARACTERISATION

(1)
1

Abstract

Since the first publications in 2004, three techniques are mainly used to grow graphene, exfoliation, chemical vapor deposition and graphitization on silicon carbide. Only the two latter ones are suitable with microelectronics technological processes. In this thesis, another method of growth is studied, molecular beam epitaxy. SiC has been chosen as substrate, because of the low lattice mismatch with graphene and for technology compatibility. Thin films of graphene have been successfully grown from a solid carbon source on both faces of SiC. Amorphization and graphitization restrain the growth temperature range. The MBE graphene structure depends on the considered SiC face, as graphene grown by graphitization does (C-rich interface layer and graphite stacking on the Si face, rotated and electronically uncoupled graphene layers on the C face). The valence bands have been measured by angle resolved photoelectron spectroscopy and show the characteristic Dirac cone along the ΓК direction. However, defects are present in the MBE film, resulting in low electron mobility. This last point has been improved by growth under an external silicon flux, allowing higher temperature to be used.
Depuis les premiers travaux publiés en 2004, le graphène est obtenu par trois principales techniques, l'exfoliation, le dépôt chimique en phase vapeur et la graphitisation du carbure de silicium. Seules les deux dernières sont adaptées aux technologies standards de la microélectronique. Une autre méthode est étudiée dans ce travail, consistant à faire croître le graphène par épitaxie par jets moléculaires. Le SiC a été utilisé comme substrat du fait du faible désaccord de maille avec le graphène et de sa compatibilité avec les processus technologiques. La croissance de graphène a été obtenue avec succès sur les deux faces du SiC, à partir d'une source de carbone solide. La gamme de température utilisable est restreinte du fait de l'amorphisation ou de la graphitisation. La structure du graphène dépend fortement de la face du SiC considérée, de façon analogue à ce qui est obtenu par graphitisation (plan d'interface riche en C et empilement graphite sur la face Si, absence de couche d'interface et plans tournés et découplés électroniquement sur la face C). Les bandes de valence ont été mesurées en spectroscopie de photoélectrons résolue angulairement, et présentent la dépendance linéaire caractéristique du graphène aux points de Dirac. Cependant, la présence de défauts dans le matériau induit une forte réduction de la mobilité électronique. Cette dernière a été améliorée en réalisant la croissance épitaxiale sous un flux de Si externe, à plus haute température.
Fichier principal
Vignette du fichier
thA_se_complA_te.pdf (10.43 Mo) Télécharger le fichier
Vignette du fichier
presentation_fd_clair_04-12.pdf (5.43 Mo) Télécharger le fichier
Format : Other
Loading...

Dates and versions

tel-00665851 , version 1 (02-02-2012)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00665851 , version 1

Cite

Eléonore Moreau. ELABORATION DE GRAPHENE PAR EPITAXIE PAR JETS MOLECULAIRES ET CARACTERISATION. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00665851⟩
745 View
2183 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More