Synchrotron X-ray standing wave Characterization of atomic arrangement at interface between transferred graphene and -AlO(0001)

放射光X線定在波による転写グラフェンと-AlO(0001)界面の原子配列の評価

圓谷 志郎*; 本田 充紀   ; 楢本 洋*; Li, S.*; 境 誠司*

Entani, Shiro*; Honda, Mitsunori; Naramoto, Hiroshi*; Li, S.*; Sakai, Seiji*

グラフェンは、ナノエレクトロニクスやスピントロニクスの最も有望な材料の一つとして期待されている。グラフェンを用いたデバイスの多くは、グラフェンチャンネルが絶縁体基板上に配置されている。そのため、グラフェンと絶縁体表面との界面相互作用の研究は非常に重要である。本研究では、-AlO(0001)上に転写されたグラフェンの垂直配置を通常入射X線定在波法(NIXSW)によって研究した。NIXSWプロファイルの解析から、グラフェン層は-AlO(0001)表面から3.57()上に位置し、これはグラファイトの層間距離である3.356()より大きいことが明らかにされた。マイクロラマン分光法では、転写されたグラフェンのホール濃度の空間分布が限定的であることが示された。本研究により、サファイア基板上に転写したグラフェンを真空アニールすることで、有機化合物などの残留汚染物のない原子レベルで平坦な表面が得られ、グラフェンに正孔がドープされることが明らかになった。

Graphene is expected to be one of the most promising materials for nanoelectronics and spintronics. In most graphene-based devices, the graphene channel is placed on insulating substrates. Therefore, the study of inter-facial interactions between graphene and the insulator surface is of critical importance. In this study, the vertical arrangement of graphene which is transferred on -AlO(0001) has been studied by normal incidence X-ray standing wave (NIXSW) technique. The analysis of the NIXSW profile reveals that the graphene layer is located at 3.57 () above the -AlO(0001) surface, which is larger than the interlayer distance of graphite at 3.356 (). Micro- Raman spectroscopy shows that the transferred graphene has a limited spatial distribution of hole concentration. The present study shows that transferred graphene on the sapphire substrate followed by vacuum-annealing has an atomically flat surface free from residual contaminations such as organic compounds and there occurs the hole-doping in graphene.