1.4.2　外延生长法

在高温和超高真空条件下，碳化硅（SiC）中的硅原子能够脱离挥发，形成高蒸汽压，而剩余的碳原子则会在表面重新排布，形成石墨烯层，并且这种生长过程具有可控性。

2006年，美国佐治亚理工学院Claire Berger等人首次使用该技术实验获得了石墨烯，并验证了石墨烯载流子具有狄拉克费米子的属性［160］。随后，2008年，麻省理工学院林肯实验室Jakub Kedzierski等人做出改进［161］，具体的实验过程是:

（1）使用氢气刻蚀碳化硅样品，得到原子级平坦度的表面，处理所得的样品放在高真空下通过电子轰击加热，除去其氧化物；

（2）通过俄歇电子谱来确定表面的氧化物被完全去除，然后将样品加热至1250～1450℃，恒温保持1～20min，从而形成极薄的石墨片层。

上述过程可以简单地用图1.6来表示。通过外延生长法得到的石墨片层通常含有一层或者几层石墨烯，其具体厚度主要由加热温度和加热时间决定。

图1.6　基于碳化硅的外延生长石墨烯方法工艺流程图［161］，可以看到，经过表面处理的碳化硅表面达到了原子级的平坦度，制备出的石墨烯样品质量也非常好

采用碳化硅外延工艺可以获得大面积的单层石墨烯，并且质量非常高，可以制备晶圆级的射频场效应管［162］。另外，由于碳化硅本身就是一种很好的绝缘衬底，因此这种方法被认为是制备石墨烯的最优方法之一。但是这种方法同时也存在很大的缺点:首先，因为单晶碳化硅价格十分昂贵，造成实验代价很高；其次，这种工艺生长条件又特别苛刻；最后，制备出来的石墨烯难以转移，只能用作对以碳化硅为衬底的石墨烯器件的研究。