1.4.2　外延生長法

在高溫和超高真空條件下，碳化硅（SiC）中的硅原子能夠脫離揮發(fā)，形成高蒸汽壓，而剩余的碳原子則會在表面重新排布，形成石墨烯層，并且這種生長過程具有可控性。

2006年，美國佐治亞理工學院Claire Berger等人首次使用該技術(shù)實驗獲得了石墨烯，并驗證了石墨烯載流子具有狄拉克費米子的屬性［160］。隨后，2008年，麻省理工學院林肯實驗室Jakub Kedzierski等人做出改進［161］，具體的實驗過程是:

（1）使用氫氣刻蝕碳化硅樣品，得到原子級平坦度的表面，處理所得的樣品放在高真空下通過電子轟擊加熱，除去其氧化物；

（2）通過俄歇電子譜來確定表面的氧化物被完全去除，然后將樣品加熱至1250～1450℃，恒溫保持1～20min，從而形成極薄的石墨片層。

上述過程可以簡單地用圖1.6來表示。通過外延生長法得到的石墨片層通常含有一層或者幾層石墨烯，其具體厚度主要由加熱溫度和加熱時間決定。

圖1.6　基于碳化硅的外延生長石墨烯方法工藝流程圖［161］，可以看到，經(jīng)過表面處理的碳化硅表面達到了原子級的平坦度，制備出的石墨烯樣品質(zhì)量也非常好

采用碳化硅外延工藝可以獲得大面積的單層石墨烯，并且質(zhì)量非常高，可以制備晶圓級的射頻場效應管［162］。另外，由于碳化硅本身就是一種很好的絕緣襯底，因此這種方法被認為是制備石墨烯的最優(yōu)方法之一。但是這種方法同時也存在很大的缺點:首先，因為單晶碳化硅價格十分昂貴，造成實驗代價很高；其次，這種工藝生長條件又特別苛刻；最后，制備出來的石墨烯難以轉(zhuǎn)移，只能用作對以碳化硅為襯底的石墨烯器件的研究。