Controlling the interface between graphene and SiC by use of graphene-on-silicon technology

グラフェンオンシリコン技術を用いたSiCとグラフェン間の界面制御

吹留 博一*; 高橋 良太*; 今泉 京*; 半田 浩之*; 末光 眞希*; 吉越 章隆 ; 寺岡 有殿

Fukidome, Hirokazu*; Takahashi, Ryota*; Imaizumi, Kei*; Handa, Hiroyuki*; Suemitsu, Maki*; Yoshigoe, Akitaka; Teraoka, Yuden

Si基板上にガスソースMBE法で成長させたSiC薄膜を真空中で加熱することによって最表面をグラフェン化することに初めて成功した。その界面を制御することが課題である。本発表ではSi基板の面方位とグラフェン-SiC界面の関係を述べる。Si(110), Si(100), Si(111)基板上にそれぞれSiC(110, SiC(100), SiC(111)面のSiC薄膜を形成できる。それらを1523Kに加熱することによってSiC上にグラフェン膜が形成された。放射光を用いたC1s光電子分光によって、SiC(100)及びSiC(110)とグラフェン膜の間には中間層がないが、SiC(111)とグラフェン膜の間には中間層が存在することがわかった。

Graphene layers could be formed firstly on an SiC thin film, which is fabricated on an Si substrate by a gas-source MBE method, by thermal annealing in vacuum (GOS structure). It should be controlled the interface between the SiC film and the graphene layers. In this study, relationships between chrystallographic symmetries of the Si substrate and the interface in the GOS structure were investigated. After an SiC(110), SiC(100), and SiC(111) surface is formed on the Si(110), Si(100), and Si(111) substrate, respectively, graphene layers were formed by thermal annealing of these SiC thin films up to 1523 K in vacuum. Photoemission spectroscopy of C1s core level with synchrotron radiation revealed that no interfacial layers are formed between the graphene and the SiC(110) and SiC(100) films while an interfacial layer is formed on the SiC(111) film.