In situ SR-XPS observation of Ni-assisted low-temperature formation of epitaxial graphene on 3C-SiC/Si

3C-SiC/Si上Ni援用エピタキシャルグラフェン低温形成のSR-XPSによるその場観察

長谷川 美佳*; 菅原 健太*; 須藤 亮太*; 三本菅 正太*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆 ; Filimonov, S.*; 吹留 博一*; 末光 眞希*

Hasegawa, Mika*; Sugawara, Kenta*; Suto, Ryota*; Sambonsuge, Shota*; Teraoka, Yuden; Yoshigoe, Akitaka; Filimonov, S.*; Fukidome, Hirokazu*; Suemitsu, Maki*

グラフェンは、電子および光デバイスの有望な材料として注目されている。しかしながら、Si上のグラフェン(GOS)の形成には1473K以上の温度が必要となるため、Siテクノロジーとの相性は良いとは言えない。ここでは、Ni援用GOSのグラフェン形成に関して報告する。グラフェン形成温度が200K以上低下することを示し、加熱、アニール、冷却プロセス中の固相反応を放射光XPSで詳細に調べた。Ni/SiC反応の役割、Niシリサイド形成ばかりでなく炭化Ni形成がグラフェン形成に重要なプロセスであることを明にした。

Graphene has attracted much attention as a promising material in electronics and photonics. The graphitization temperature of 1473 K or higher of graphene-on-silicon(GOS), however, is still too high to be fully compatible with the Si technology. Here, the first application of Ni-assisted formation of graphene to the GOS method was reported. We demonstrate that the graphene formation temperature can be reduced by more than 200 K by this method. Moreover, solid-phase reactions during heating/annealing/cooling procedures have been investigated in detail by using synchrotron-radiation X-ray photoelectron spectroscopy. As a result, we clarify the role of Ni/SiC reactions, in which not only Ni silicidation and but also Ni carbonization is suggested as a key process in the formation of graphene.