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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

SiC衬底上石墨烯p型掺杂的实现及其在克莱因隧道效应中的应用

基本信息

批准号：
21656009
负责人：
平山博之
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

This year, we have studied the interaction of n-type silicon on the surface of 6H-SiC (0001)Si terminal, and established the method for realizing the p-type conduction characteristic field.(1) Before the growth of the substrate, the atoms are supplied to the substrate, and after the growth of the substrate, the atoms are supplied to the substrate.(2) After the growth of the substrate, the atoms are supplied to the substrate at the end of the growth stage. The first step is to open up the HBO2 system. The surface coverage of Si(111) substrate is determined by the correct use of the structure when it is adsorbed by 1/3 atomic layer (ML)<3x><3>The above preparation is carried out in the following steps: supply of atoms on the surface of SiC(0001) substrate, heating of the substrate to 1000-1500C, STM inspection of the surface lattice, LEED inspection of the surface atom arrangement, AES inspection of the surface chemical composition, and detection of the residual atoms in the surface. The surface of SiC(0001) substrate before growth is subjected to heat treatment, such as adsorption of atoms, heat treatment in ultra-high vacuum, surface LEED treatment, Si intensity of AES signal, STM measurement, surface LEED treatment, etc. The phenomenon of The difference between absorption and desorption on the atom is sensitive to the expectation of absorption and desorption.