SiC衬底上获得大面积和高质量的石墨烯是富有挑战性的工作,石墨烯的材料确定和性能表征也非常重要。本文研究了SiC衬底外延石墨烯的工艺以及相关工艺参数比如温度和工艺步骤等外延石墨烯质量的影响,并通过Raman光谱来表征石墨烯为后续工艺的改进提供的参考。首先,本文阐述了石墨烯的能带和电子结构的基本特征,分析了石墨烯Raman光谱的来源以及特征。位于约1580cm-1的G峰和位于约2700cm-1的2D峰是石墨烯的特征峰。SiC外延出的石墨烯由于应力作用,会使G峰和2D峰有明显的向上偏移。SiC外延石墨烯的2D峰随着层数的增加,会展宽向上偏移。其次,深入研究了在SiC的不同晶面上外延石墨烯的机制问题。在SiC的硅面上,外延是一个6(?)碳原子缓冲层不断重构的过程,石墨烯不停堆积在6(?)缓冲层上。在SiC的碳面,这种缓冲层并不存在,外延出的石墨烯偏向于无序旋转。然后,总结了基于SiC衬底外延石墨烯的主要工艺步骤。氢刻蚀不仅能去除表面的划痕还能产生纳米级别的台阶,有助于外延生长。随着外延压力的增加(从超高真空,低真空到高压Ar氛围),硅升华的速率降低,外延出的石墨烯表面质量和面积提升明显。最后,利用VP508高温外延反应系统,设计了若干实验来探索温度以及工艺步骤对SiC外延石墨烯的影响。随着外延温度的增加,4H-SiC的硅面外延出的石墨烯并没有展现出更好的质量。1300℃外延温度下的样品拥有尖锐强烈的2D峰。但是6H-SiC的碳面随着外延温度的增加,外延出的石墨烯D峰越来越小,2D峰越来越尖锐,石墨烯质量越来越高。通过在氢刻蚀完后添加去氧化物这一步骤并增加外延时间,在1×1cm2偏8。Cree4H-SiC的硅面上获得了覆盖衬底的宽约1μm的石墨烯,2D峰较宽且位于2720cm-1。