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論文

Controlled growth of boron-doped epitaxial graphene by thermal decomposition of a B$$_{4}$$C thin film

乗松 航*; 松田 啓太*; 寺澤 知潮; 高田 奈央*; 増森 淳史*; 伊藤 圭太*; 小田 晃司*; 伊藤 孝寛*; 遠藤 彰*; 舟橋 良次*; et al.

Nanotechnology, 31(14), p.145711_1 - 145711_7, 2020/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:58.93(Nanoscience & Nanotechnology)

炭化珪素(SiC)基板上にエピタキシャル成長した炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)薄膜の熱分解によって、ホウ素をドープしたエピタキシャルグラフェンが成長することを示した。SiC上のB$$_{4}$$CとB$$_{4}$$C上のグラフェンの界面は、一定の方位関係を持ち、ダングリングボンドのない安定した構造を局所的に持っていた。B$$_{4}$$Cの最初の炭素層はバッファー層として機能し、その上にグラフェンが積層していた。B$$_{4}$$C上のグラフェンは、ホウ素が高濃度にドープされており、正孔濃度は2$$times$$10$$^{13}$$ - 2$$times$$10$$^{15}$$ cm$$^{-2}$$の広い範囲で制御できた。高濃度にホウ素をドープしたグラフェンはスピングラス挙動を示し、これはスピンフラストレーションシステムにおける局所的な反強磁性秩序の存在を示唆している。炭化物の熱分解は、さまざまな用途向けの新しいの機能エピタキシャルグラフェンをウェーハスケールで得るための技術であると期待できる。

論文

Longitudinal strain of epitaxial graphene monolayers on SiC substrates evaluated by $$z$$-polarization Raman microscopy

齊藤 結花*; 常磐 拳志郎*; 近藤 崇博*; Bao, J.*; 寺澤 知潮; 乗松 航*; 楠 美智子*

AIP Advances (Internet), 9(6), p.065314_1 - 065314_6, 2019/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Nanoscience & Nanotechnology)

Longitudinal strains in epitaxial monolayer graphene (EMG) grown on SiC substrates were evaluated by $$z$$-polarization Raman microscopy. Due to the covalent bonds formed at the interface between graphene and the substrate, strong compressive strains were loaded on the EMG, which were sensitively detected by Raman spectroscopy. Our polarization Raman microscope was specially designed for evaluating the longitudinal ($$z$$-polarization) strain, as well as the lateral ($$xy$$-polarization). $$Z$$-polarization Raman microscopy revealed the relationship between the fluctuation of the local strains and the sample morphology in the SiC-graphene through submicron spatial resolution mapping. The amount of strain estimated through Raman shift and its spatial inhomogeneity have critical influence on the mobility of electrons, which are essential for future device applications of EMG.

口頭

Hex-Au(100)再構成表面上でのグラフェンの電子バンド構造の変調

寺澤 知潮; 保田 諭; 林 直輝*; 乗松 航*; 伊藤 孝寛*; 町田 真一*; 矢野 雅大; 斉木 幸一朗*; 朝岡 秀人

no journal, , 

本研究ではAu(100)単結晶上にグラフェンをCVD法によって作製し、角度分解光電子分光(ARPES)法によってグラフェンの電子バンド構造を直接観察した。グラフェンの直線的なバンド分散において、ディラック点から約0.9eV離れた領域に光電子強度の減少が確認された。これはこのエネルギー帯においてグラフェンのバンド構造が1.44nmの繰り返し周期を持つHex-Au(100)再構成構造によって変調を受けたことを示している。

口頭

Electronic band modification of graphene by surface reconstruction of Au (001)

寺澤 知潮; 保田 諭; 林 直輝*; 乗松 航*; 伊藤 孝寛*; 町田 真一*; 矢野 雅大; 斉木 幸一朗*; 朝岡 秀人

no journal, , 

Graphene shows constant absorptance of 2.3% in the wide range of wavelengths. The modification of the band structure of graphene is expected to tune such the optical properties of graphene, which will be useful for opto-electronic devices of graphene. Recently, quasi-one dimensional potential of hex-Au(001) reconstructed structure was reported to modify the electronic properties of graphene grown on this structure. Scanning tunneling spectroscopy showed that the density of state of graphene from its Dirac point by 1-2 eV decreased when graphene was grown on hex-Au(001). However, the band structure of graphene on hex-Au(001) was not observed, nor the relation between the band structure of graphene and the structure of Au(001) and graphene has not been revealed. Here, we report the band structure of graphene grown on hex-Au(001) using angle resolved photoemission spectroscopy (ARPES). We prepared graphene on hex-Au(001) by chemical vapor deposition. Figure (a) shows the low energy electron diffraction (LEED) pattern of graphene grown on Au(001) single crystal. Four-folded and twelve-folded spots correspond to 90-degree rotated one-dimensional hex-Au(001) reconstructed structures and epitaxially grown graphenes on them, respectively. Figure (b) shows the ARPES image of this sample taken at AichiSR BL7U. The linear graphene band shows the intensity reduction at the binding energy of approximately 0.9 eV, indicating the modification of band structure of graphene by hex-Au(001). We will discuss the relation between the band structure of graphene and the structure of graphene and hex-Au(001) on the basis of the results of ARPES, LEED, and scanning tunneling microscopy in the poster presentation.

口頭

Au上グラフェンの電子バンド構造と熱放射光強度の関係

寺澤 知潮; 保田 諭; 林 直輝*; 乗松 航*; 伊藤 孝寛*; 町田 真一*; 朝岡 秀人

no journal, , 

グラフェンは波長に依存せず2.3%と一定の光吸収率および放射率を示すが、デバイス応用においては波長選択性を持つことが望ましい。本研究では1.44nmの周期を持つHex-Au(001)構造上にグラフェンを作製し、その電子バンド構造と熱放射光を観察した。熱放射光の700-900nmにおける光学顕微観察からHex-Au(001)構造上のグラフェンの熱放射光強度が減少していることがわかった。この試料の角度分解光電子分光はグラフェンのバンド構造の変調を示した。

口頭

Band modification of graphene by periodic potential of Au(100) reconstructed surface

寺澤 知潮; 保田 諭; 林 直輝*; 乗松 航*; 伊藤 孝寛*; 町田 真一*; 矢野 雅大; 斉木 幸一朗*; 朝岡 秀人

no journal, , 

One-dimensional (1-D) periodic potential is known to modify the electronic band structure of graphene. Such the modification were observed on vicinal surfaces of Ir(332) and Pt(997) by angle resolved photoemission spectroscopy (ARPES). In these reports, however, the mixing of the orbitals of graphene and substrates were also observed. In order to focus on the effect of the 1-D periodic potential, graphene growth on the more inert surface was required. Here we report the band modification of graphene by a periodic potential of a hex-Au(100) reconstructed surface. Hex-Au(100) is composed of a square lattice of Au(100) in the bulk and a hexagonal lattice on the surface, resulting in the corrugated structure with the periodicity L=1.44 nm. We prepared graphene on hex-Au(100) by chemical vapor deposition. The periodic structure of hex-Au(100) was observed by scanning tunnelling microscopy. The ARPES image of the sample shows the band anomaly as the band modification was predicted. This means that the periodic corrugation of hex-Au(100) modified the graphene bands.

口頭

Au(001)の再構成によるグラフェンの放射率の変調

寺澤 知潮; 保田 諭; 林 直輝*; 乗松 航*; 伊藤 孝寛*; 町田 真一*; 朝岡 秀人

no journal, , 

炭素六員環の単原子層であるグラフェンは高いキャリア移動度や光透過率などの特性から次世代半導体材料として期待されている。グラフェンの光透過率は波長によらず2.3%と一定であるが、光デバイスへの応用のためには波長選択性が求められる。本研究ではAu(001)表面が再構成したHex-Au(001)構造に着目し、1.44nm周期の擬一次元周期ポテンシャルを持つHex-Au(001)構造がグラフェンのバンド構造と放射率に及ぼす変調を角度分解光電子分光(ARPES)法と熱放射光の顕微観察により明らかにすることを目的とした。Hex-Au(001)構造上にエピタキシャルに成長したグラフェンのARPES測定において、0.85eV付近に$$pi$$バンドの不連続が観測された。一方、グラフェンがランダムな方位に成長した場合のARPES測定においてはグラフェンの$$pi$$バンドは連続であった。以上の結果は、Hex-Au(001)構造によるグラフェンのバンド構造の変調を示している。

口頭

Hex Au(001)基板上のグラフェンのエネルギーギャップの起源

寺澤 知潮; 保田 諭; 松永 和也*; 林 直輝*; 田中 慎一郎*; 乗松 航*; 伊藤 孝寛*; 町田 真一*; 朝岡 秀人

no journal, , 

擬一次元周期構造を持つHex-Au(001)基板上に形成したグラフェンは$$pi$$バンドにエネルギーギャップを持つ。これまではHex-Au(001)基板の周期ポテンシャルによると考えられていた。本研究では、詳細な角度分解光電子分光の結果、Hex-Au(001)基板のspバンドとグラフェンの$$pi$$バンドの軌道混成しエネルギーギャップを形成することが確認されたため報告する。

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