課題番号 ：S-20-OS-0020
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：プラズマ援用処理により成長したSiC上グラフェンの構造評価
Program Title (English) ：Structural analysis of graphene on SiC assisted by plasma process
利用者名（日本語） ：越智諒，梶本稜有，三栗野諒，李君寰，小笠原歩見，有馬健太
Username (English) ：M. Ochi, R. Kajimoto, R. Mikurino, J. Li, A. Ogasawara, K. Arima
所属名（日本語） ：大阪大学大学院工学研究科
Affiliation (English) ：Graduate school of Engineering, Osaka University

１．概要（Summary ）
超高真空中でのSiC熱分解法で形成したグラフェンには、ピットやバンチングと呼ばれる欠陥が生成される。これらの欠陥を抑制する手法として、我々の研究グループではプラズマプロセスによるSiC表面の前処理に着目している。これまでに既に、プラズマを援用して改質したSiC表面を初期基板とした場合、その後の超高真空中での熱処理で得られるグラフェンでは、ピット状の欠陥密度が低減することを確認している。得られたグラフェンを多角的に評価するため、SiC基板上に形成されたグラフェンをSiO2等の絶縁体基板上に転写し、非接触原子間力顕微鏡による構造観察を行うと共に、電気特性を測定することを目指し、実験を進めている。

２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
S10 RFスパッタ装置

【実験方法】
約0.02Ω･cmの比抵抗を持つn型の4H-SiC(0001)基板を用いた。過酸化水素水と硫酸の混合溶液を用いたピラニア洗浄などのウェット洗浄を行った後に、超高真空中で1100℃以上に30分間加熱し、SiC表面上にグラフェンを形成した。得られた試料上にEB蒸着装置によりNi膜（厚さ：30 nm）を成膜し, その上からNi膜をスパッタ成膜（厚さ：500 nm）した。 スパッタリングの際、基板温度の最適化に努めた。得られたNi膜上に熱剥離テープを貼り付け、グラフェンをSiC表面から剥し、SiO2上へ貼り付けた。そして、Ni膜をFeCl3溶液中で除去することで、グラフェン膜をSiO2上に転写した。得られた試料をラマン分光測定により評価した。

３．結果と考察（Results and Discussion）

(a) (b)

Fig.1 (a) Optical image of the Ni film peeled off from SiC. (b) Raman spectroscopy spectrum of the graphene sheet transferred on SiO2.

Fig.1(a)は、SiCから熱剥離テープに写し取ったNi膜の光学顕微鏡写真であり、断裂が無い様子が分かる。それをSiO2上へ転写した後のラマンスペクトル（Fig. 1(b)）から、グラフェン膜の転写を確認した。今後は、原子スケールでの転写特性を明かにすると共に、電気特性評価を進める予定である。

４．その他・特記事項（Others）
なし。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) M. Ochi, O. Minami, Y. Sano, K. Kawai, K. Yamamura, K. Arima, 18th International Conference on Precision Engineering (ICPE2020), 令和2年11月24日-26日（オンライン発表日）.

６．関連特許（Patent）
なし。