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真空加熱実験に基づくグラフェン/Cu(111)エピタキシャル成長機構の考察

Discussion about epitaxial graphene growth on Cu(111) substrates based on the results of vacuum annealing experiments

小川 修一*; 山田 貴壽*; 石塚 眞治*; 吉越 章隆 ; 長谷川 雅考*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

Ogawa, Shuichi*; Yamada, Takatoshi*; Ishizuka, Shinji*; Yoshigoe, Akitaka; Hasegawa, Masataka*; Teraoka, Yuden; Takakuwa, Yuji*

Cuは大面積グラフェン合成のための基板として有力視されている。Cu中の炭素の固溶率は小さいため、Cu基板中へのC原子の拡散は無視でき、Cu表面での表面反応のみでグラフェンが形成されると考えられている。高温Cu基板における炭素固溶と固溶炭素がグラフェン成長に与える影響を確かめるため、グラフェン/Cu(111)基板を真空中で加熱/冷却し、その過程を光電子分光観察した。実験はSPring-8/BL23SUの表面化学実験ステーションで行った。試料は1000$$^{circ}$$Cの熱CVDで作製したグラフェン/Cu(111)/Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(0001)基板である。10$$^{-8}$$Pa以下の超高真空中で試料を加熱し、C1s/O1s/Cu3sスペクトルを測定した。C1sとCu3s強度比からグラフェンの換算膜厚を求めた。膜厚約0.4nmが単層グラフェンに相当する。約600$$^{circ}$$Cまで単層グラフェンが残っているが、更に高温ではグラフェンの被覆率が減少した。900$$^{circ}$$Cでは被覆率が30%程度まで減少した。O1s光電子スペクトルの解析からCOやCO$$_{2}$$の形成は否定され、SIMSプロファイルから、高温アニールによるグラフェンの分解はC原子がCu中に拡散して生じることが分かった。

no abstracts in English

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