3C-SiC(111)極薄膜上エピタキシャルグラフェン形成過程のLEED観察

LEED observation of formation of epitaxial graphene on 3C-SiC(111) ultrathin film

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

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

シリコン電子デバイス開発ではCMOS技術の後の新しい技術を確立することが急務となっている。そこで、大きな移動度を持つグラフェンが大きな注目を集めている。6H-SiC基板表面を真空中で加熱することにより、Siを昇華させ、表面をグラフェン化する技術は知られている。われわれはSi基板上に高品質の3C-SiC極薄膜をエピタキシャル成長させ、真空熱処理することでSi基板上にグラフェンを形成するグラフェン・オン・シリコン(GOS)法を開発した。今回、6H-SiC(0001)面と、表面構造がそれと類似する3C-SiC(111)面のグラフェン化過程をLEED観察した。3C-SiC(111)薄膜上のグラフェン形成過程は、6H-SiC(0001)基板上のグラフェン形成過程と全く同一の表面再配列構造を経ることがわかった。

New technologies beyond Si-CMOS technologies are neccessary in the Si electronic device developments. Now, graphene is attracted as it has a large mobility. It is well known that a 6H-SiC substrate surface changes to graphene by thermal annealing in vacuum as Si atoms sublimate. On the other hand, we developed the graphene-on-silicon (GOS) method in which graphene is formed from 3C-SiC thin film on an Si substrate by thermal annealing in vacuum. In this report, graphene formation processes were observed by LEED for a 6H-SiC(0001) substrate and a 3C-SiC(111) surface. It was found that the graphene formation process on a 3C-SiC(111) surface proceeded through the same surface reconstruction structure with that of 6H-SiC(0001) substrate.