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SiC基板上グラフェンへのp型ドーピングの実現とそのクライントンネリングへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 21656009
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関東京工業大学

研究代表者

平山 博之  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (60271582)

研究分担者 青木 悠樹  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教 (60514271)
研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2010年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2009年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワードグラフェン / ドーピング / ボロン / 原子吸着 / 電子状態 / クライントンネリング
研究概要

研究では、本年度は基板との相互作用のために従来n型しかできなかった6H-SiC(0001)Si終端表面上のエピタキシャルグラフェン中に、ボロン原子をドーピングすることによりp型伝導特性領域を実現する方法を確立することを目指し、(1)グラフェンのエピタキシャル成長前に基板上にボロン原子を供給した後にグラフェンの成長を行う場合、および(2)グラフェン成長が終わった段階でボロン原子を供給して、完成したグラフェン格子中にボロン原子を取り込ませるプロセスの2通りを実験的に検討した。
ボロン原子は我々が開発したHBO2を用いる方法によって表面に供給した。またその表面被覆率は、Si(111)基板上でボロン原子が1/3原子層(ML)吸着した場合に現れる√<3x>√<3>構造を利用して正確に決定した。以上の準備を踏まえ、グラフェン成長を終えたSiC(0001)基板表面上にボロン原子を供給し、基板を1000-1500Cの範囲で加熱を行い、その表面格子のSTM観察、表面原子配列のLEED観察、表面化学組成のAES観察を行ったが、残念ながらグラフェン中にボロン原子が取り込まれた形跡は見当たなかった。
しかしグラフェン成長前のSiC(0001)基板表面に予めボロン原子を吸着させ、これを超高真空中でグラフェンをエピタキシャル成長させるのと同じプロセスで加熱処理していくと、その表面LEEDパターンやAES信号のSi強度、STMで観測される表面ドメインのサイズなどに明瞭な差が現れることが明らかになった。ただし、こうした現象がグラフェン格子中にボロン原子が取り込まれたこととっ直結しているか否かは、現時点では明らかでない。このためボロンとカーボン原子上の吸着エネルギーの差に敏感だと期待される水素吸着・脱離の実験を継続して行っている。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2009 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Hydrogen desorption from 6H-SiC surfaces during graphitization2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Aoki, H.Hirayama
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 95

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Hydrogen adsorption at surfaces of the epitaxial graphene on the 6H-SiC (0001)2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Aoki, H.Hirayama
    • 学会等名
      56^<th> International Symposium of American Vacuum Society (AVS56)
    • 発表場所
      San Jose (U.S.A.)
    • 年月日
      2009-11-03
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] グラファイト化進行中における6H-SiC (0001) 表面に吸着した水素の脱離特性2009

    • 著者名/発表者名
      青木悠樹、平山博之
    • 学会等名
      第29回表面科学会学術講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-10-28
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 6H-SiC (0001)再構成表面における水素脱離特性2009

    • 著者名/発表者名
      青木悠樹、平山博之
    • 学会等名
      日本物理学会第64回年次大会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2009-09-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.materia.titech.ac.jp/~hirayama/2009hirayamalabHP/

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.materia.titech.ac.jp/~hirayama/2009hirayamalabHP/

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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