We synthesize a series of CVD h-BN films and perform critical infrared spectroscopic characterization. For high-temperature (HT, Temp = 1400 °C) grown h-BN thin film, only E1u-mode infrared phonon is activated demonstrating highly aligned 2D h-BN planes over large area, whereas low-temperature (LT, Temp = 1000 °C) grown film shows two phonon peaks, E1u and A2u, due to stacking of h-BN plane at tilted angle. For CVD graphene transferred on HT h-BN/SiO2/Si substrate, interband transition spectrum σ1 shifts strongly to lower energy compared with that on LT h-BN/SiO2/Si and on bare SiO2/Si substrates, revealing that the residual carrier density n in graphene is suppressed by the use of HT h-BN layer. Also, the interband transition width of σ1 defined by effective temperature is reduced from 400 K for G/SiO2/Si to 300 K for HT h-BN/SiO2/Si. The behaviors of n and effective temperature show that the HT h-BN film can decouple CVD graphene from the impurity and defect of SiO2 leading to a large scale free-standing like graphene.

1.
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
, and
H.
Kanda
,
Nat. Mater.
3
,
404
(
2004
).
2.
A. K.
Geim
and
I. V.
Grigorieva
,
Nature
499
,
419
(
2013
).
3.
E.
Sichel
,
R.
Miller
,
M.
Abrahams
, and
C.
Buiocchi
,
Phys. Rev. B
13
,
4607
(
1976
).
4.
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
T.
Niiyama
,
K.
Miya
, and
M.
Taniguchi
,
Nat. Photonics
3
,
591
(
2009
).
5.
T.
Sugino
and
T.
Tai
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
39
,
L1101
(
2000
).
6.
I.
Jo
,
M. T.
Pettes
,
J.
Kim
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
Z.
Yao
, and
L.
Shi
,
Nano Lett.
13
,
550
(
2013
).
7.
C. R.
Dean
,
A. F.
Young
,
I.
Meric
,
C.
Lee
,
L.
Wang
,
S.
Sorgenfrei
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
P.
Kim
,
K.
Shepard
 et al,
Nat. Nanotechnol.
5
,
722
(
2010
).
8.
W.
Gannett
,
W.
Regan
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
M.
Crommie
, and
A.
Zettl
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
242105
(
2011
).
9.
E.
Kim
,
T.
Yu
,
E. S.
Song
, and
B.
Yu
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
262103
(
2011
).
10.
G.-H.
Lee
,
Y.-J.
Yu
,
C.
Lee
,
C.
Dean
,
K. L.
Shepard
,
P.
Kim
, and
J.
Hone
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
243114
(
2011
).
11.
J.
Xue
,
J.
Sanchez-Yamagishi
,
D.
Bulmash
,
P.
Jacquod
,
A.
Deshpande
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
P.
Jarillo-Herrero
, and
B. J.
LeRoy
,
Nat. Mater.
10
,
282
(
2011
).
12.
K. K.
Kim
,
A.
Hsu
,
X.
Jia
,
S. M.
Kim
,
Y.
Shi
,
M.
Hofmann
,
D.
Nezich
,
J. F.
Rodriguez-Nieva
,
M.
Dresselhaus
,
T.
Palacios
 et al,
Nano Lett.
12
,
161
(
2011
).
13.
Y.
Gao
,
W.
Ren
,
T.
Ma
,
Z.
Liu
,
Y.
Zhang
,
W.-B.
Liu
,
L.-P.
Ma
,
X.
Ma
, and
H.-M.
Cheng
,
ACS Nano
7
,
5199
(
2013
).
14.
G.
Kim
,
A.-R.
Jang
,
H. Y.
Jeong
,
Z.
Lee
,
D. J.
Kang
, and
H. S.
Shin
,
Nano Lett.
13
,
1834
(
2013
).
15.
J.-H.
Park
,
J. C.
Park
,
S. J.
Yun
,
H.
Kim
,
D. H.
Luong
,
S. M.
Kim
,
S. H.
Choi
,
W.
Yang
,
J.
Kong
,
K. K.
Kim
 et al,
ACS Nano
8
,
8520
(
2014
).
16.
A.
Ismach
,
H.
Chou
,
D. A.
Ferrer
,
Y.
Wu
,
S.
McDonnell
,
H. C.
Floresca
,
A.
Covacevich
,
C.
Pope
,
R.
Piner
,
M. J.
Kim
 et al,
ACS Nano
6
,
6378
(
2012
).
17.
J. W.
Suk
,
A.
Kitt
,
C. W.
Magnuson
,
Y.
Hao
,
S.
Ahmed
,
J.
An
,
A. K.
Swan
,
B. B.
Goldberg
, and
R. S.
Ruoff
,
ACS Nano
5
,
6916
(
2011
).
18.
A.-R.
Jang
,
S.
Hong
,
C.
Hyun
,
S. I.
Yoon
,
G.
Kim
,
H. Y.
Jeong
,
T. J.
Shin
,
S. O.
Park
,
K.
Wong
,
S. K.
Kwak
,
N.
Park
,
K.
Yu
,
E.
Choi
,
A.
Mishchenko
,
F.
Withers
,
K. S.
Novoselov
,
H.
Lim
, and
H. S.
Shin
,
Nano Lett.
16
,
3360
3366
(
2016
).
19.
X.
Li
,
W.
Cai
,
J.
An
,
S.
Kim
,
J.
Nah
,
D.
Yang
,
R.
Piner
,
A.
Velamakanni
,
I.
Jung
,
E.
Tutuc
, et al,
Science
324
,
1312
(
2009
).
20.
S.
Bae
,
H.
Kim
,
Y.
Lee
,
X.
Xu
,
J.-S.
Park
,
Y.
Zheng
,
J.
Balakrishnan
,
T.
Lei
,
H. R.
Kim
,
Y. I.
Song
 et al,
Nat. Nanotechnol.
5
,
574
(
2010
).
21.
A.
Kuzmenko
,
Rev. Sci. Instrum.
76
,
083108
(
2005
).
22.
R.
Geick
,
C.
Perry
, and
G.
Rupprecht
,
Phys. Rev.
146
,
543
(
1966
).
23.
D.
Hoffman
,
G.
Doll
, and
P.
Eklund
,
Phys. Rev. B
30
,
6051
(
1984
).
24.
R. V.
Aguilar
,
A.
Stier
,
W.
Liu
,
L.
Bilbro
,
D.
George
,
N.
Bansal
,
L.
Wu
,
J.
Cerne
,
A.
Markelz
,
S.
Oh
 et al,
Phys. Rev. Lett.
108
,
087403
(
2012
).
25.
C.
Lee
,
H.
Yan
,
L. E.
Brus
,
T. F.
Heinz
,
J.
Hone
, and
S.
Ryu
,
ACS Nano
4
,
2695
(
2010
).
26.
M.
Yamamoto
,
S. T.
Wang
,
M.
Ni
,
Y.-F.
Lin
,
S.-L.
Li
,
S.
Aikawa
,
W.-B.
Jian
,
K.
Ueno
,
K.
Wakabayashi
, and
K.
Tsukagoshi
,
ACS Nano
8
,
3895
(
2014
).
27.
V.
Kravets
,
A.
Grigorenko
,
R.
Nair
,
P.
Blake
,
S.
Anissimova
,
K.
Novoselov
, and
A.
Geim
,
Phys. Rev. B
81
,
155413
(
2010
).
28.
D.-H.
Chae
,
T.
Utikal
,
S.
Weisenburger
,
H.
Giessen
,
K. v.
Klitzing
,
M.
Lippitz
, and
J.
Smet
,
Nano Lett.
11
,
1379
(
2011
).
29.
Z.
Li
,
E. A.
Henriksen
,
Z.
Jiang
,
Z.
Hao
,
M. C.
Martin
,
P.
Kim
,
H.
Stormer
, and
D. N.
Basov
,
Nat. Phys.
4
,
532
(
2008
).
30.
K. F.
Mak
,
M. Y.
Sfeir
,
Y.
Wu
,
C. H.
Lui
,
J. A.
Misewich
, and
T. F.
Heinz
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
196405
(
2008
).
You do not currently have access to this content.