Growth of BN on graphene by RF-MBE

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26600088
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 牧本 俊樹 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (50374070)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀越 佳治 早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (60287985) ; 藤田 実樹 一関工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (60386729) ; 日比野 浩樹 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 部長 (60393740) [Withdrawn] ; 前田 文彦 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主幹研究員 (70393741) [Withdrawn] ; 関根 佳明 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 研究主任 (70393783)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: グラフェン / 窒素プラズマ / ラマン / ホール / ダメージ

Outline of Annual Research Achievements

SiC上に作製したエピタキシャルグラフェンに関して、今年度は以下の２点について研究の進展があった。
まず、ラマン分光スペクトルにおいて、炭素のsp2結合に起因するG’バンド (2700 cm-1) のピーク強度を用いて、AlNを成長したグラフェンの評価を行った。成長前のグラフェンは、はっきりとしたG’バンドを観測することができる。これに対して、200℃でAlNを成長すると、G’バンドを観測することはできるが、そのピーク強度が小さくなる。さらに高温でAlNを成長すると、G’バンドの強度が徐々に減少した。そして、800 ℃でAlNを成長したグラフェンではG‘バンドが消失しており、グラフェンが大きなダメージを受けていることを明らかにした。
次に、窒素プラズマによるグラフェンへのダメージを評価するために、800 ℃で窒素プラズマを照射したグラフェンに対して、ホール効果測定とラマン分光スペクトルを用いて評価した。ホール効果測定を行ったところ、800℃で窒素プラズマを照射することにより、移動度が大きく減少した。さらに、窒素プラズマを照射した後ではG’バンドが消失していた。これらのことから、高温で窒素プラズマをグラフェンに照射することによって、グラフェンの構造がダメージを受け、破壊されていることを明らかにした。以上のように、グラフェン上に窒化物半導体をMBE法で成長する際には、窒素プラズマのダメージを減少させることが必要であるので、低温での成長が必要になることを明らかにした。