Ni-assisted low-temperature formation of epitaxial graphene on 3C-SiC/Si and real-time SR-XPS analysis of its reaction

Ni援用3C-SiC/Si上のエピタキシャルグラフェンの低温形成とその反応のリアルタイム放射光XPS分析

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

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

Si基板上にエピタキシャル成長した3C-SiC上に2nmほどNiを堆積するとグラフェンを低温(1073K)形成できる。角度分解放射光XPSの結果から、炭化Ni(NiC/NiCx)/グラフェン/Ni/Niシリサイド(NiSi/NiSi)/3C-SiC/Siの堆積層を形成することが分かった。グラファイト化熱処理中のその場放射光XPSによって、グラフェンが冷却中に形成されることが分かった。Niシリサイドと炭化Ni形成がグラフェン形成に重要な役割をもつと結論した。

Low-temperature (1073 K) formation of graphene was performed on Si substrates by using an ultrathin (2 nm) Ni layer deposited on a 3C-SiC thin film heteroepitaxially grown on a Si substrate. Angle-resolved, synchrotron-radiation X-ray photoemission spectroscopy (SR-XPS) results show that the stacking order is, from the surface to the bulk, Ni carbides(NiC/NiCx)/graphene/Ni/Ni silicides (NiSi/NiSi)/3C-SiC/Si. In situ SR-XPS during the graphitization annealing clarified that graphene is formed during the cooling stage. We conclude that Ni silicide and Ni carbide formation play an essential role in the formation of graphene.