[论文解读] Evidence of large low-frequency resistance noise in chemical vapor deposited graphene

Atindra Nath Pal, Ageeth A. Bol+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 8, 2010

Graphene research and applications被引用 1

一句话总结

本研究调查了在 Si/SiO2 基底上化学气相沉积（CVD）生长的单层石墨烯中的电阻噪声，发现其低频噪声水平出人意料地高。当通过霍伊吉方程建模时，霍伊吉参数达到 0.1–0.5，远高于机械剥离或外延石墨烯中的值，且对栅压和温度的依赖性极弱。

ABSTRACT

We report a detailed investigation of resistance noise in single layer graphene films on Si/SiO2 substrates obtained by chemical vapor deposition (CVD) on copper foils. We find that noise in these systems to be rather large, and when expressed in the form of phenomenological Hooge equation, it corresponds to Hooge parameter as large as 0.1 − 0.5. We also find the variation in the noise magnitude with the gate voltage (or carrier density) and temperature to be surprisingly weak, which is also unlike the behavior of noise in other forms of graphene, in particular those from exfoliation or epitaxial growth.

研究动机与目标

• 调查在 Si/SiO2 基底上化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯中电阻噪声的来源及其大小。
• 将 CVD-石墨烯的噪声特性与通常表现出较低噪声水平的机械剥离或外延石墨烯进行比较。
• 理解在 CVD 生长石墨烯中，噪声对载流子密度（通过栅压调节）和温度的依赖关系。

提出的方法

• 使用标准四探针技术测量在 Si/SiO2 基底上 CVD 生长的单层石墨烯薄膜中的低频电阻噪声。
• 系统性地改变栅压以调节载流子密度，并评估其对噪声幅度的影响。
• 研究在一系列温度范围内的电阻噪声温度依赖性。
• 应用经验性的霍伊吉方程，从测量的噪声谱中提取霍伊吉参数。
• 将 CVD-石墨烯中的噪声行为与已报道的机械剥离和外延石墨烯体系中的行为进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 Si/SiO2 基底上 CVD 生长的单层石墨烯中，低频电阻噪声的大小是多少？
• RQ2 CVD-石墨烯中的噪声水平与机械剥离或外延石墨烯中的噪声水平在定量上如何比较？
• RQ3 CVD-石墨烯中的电阻噪声如何随栅压（载流子密度）变化？
• RQ4 温度如何影响 CVD 生长石墨烯中的电阻噪声？

主要发现

• CVD 生长石墨烯中的电阻噪声显著高于其他石墨烯形式中通常观察到的水平，其霍伊吉参数范围为 0.1 至 0.5。
• 霍伊吉参数在一系列栅压范围内保持相对恒定，表明其对载流子密度的依赖性极弱。
• 噪声幅度表现出出人意料的弱温度依赖性，这与机械剥离或外延石墨烯中的行为形成鲜明对比。
• CVD-石墨烯中较大的噪声水平无法用高质量石墨烯中占主导地位的标准机制解释，表明缺陷或基底相互作用可能存在影响。