적층성장 그래핀에서 적층원소와 전자상태의 미시적 상관관계

전문가 제언

○ 최근에 SiC 위에 성장시킨 그래핀으로 GHz 기반 FET 트랜지스터가 주목받고 있다. 이는 그래핀의 높은 전도도 때문에 40nm의 짧은 게이트 길이로 155GHz의 차단주파수(cutoff frequency)를 갖는 FET를 CVD증착법으로 성장시킨 그래핀으로 트랜지스터 등을 만들 수 있었기 때문이다. 그래핀과 기판의 원소와의 상호작용과 전하수송에 미치는 영향이 그래핀 기반 일렉트로닉스에 중요한 요소로 작용하고 있다.

○ SiC(000) 위에 적층 성장된 여러 겹 그래핀의 화학적 전자적 상관관계를 규명하기 위하여 에너지 필터를 장착한 전자현미경이 그래핀 두께의 변화와 화학적 상태를 분석할 수 있다. 이 리뷰에서 특히 X-PEEM (X-ray photoelectron emission microscope) 분석으로 여러 겹 그래핀의 두께분포영상과 탄소의 코어 레벨 C1s에너지를 국소영역에서 독립적으로 관측할 수 있으며 일함수(work funcition), 결합에너지, 두께와 그래핀 접촉면의 화학적 특성과의 상관관계를 심층적으로 분석하였다.

○ SiC 위에 성장된 여러 겹 그래핀이 SiC과 접촉하는 면의 원소가 Si(Si-면 그래핀)일 때와 C(C-면 그래핀)일 때 그래핀 특성이 달라지고 일함수와 디락점 근처에서 에너지 분산이 달라지므로 전하이동(charge transfer) 메커니즘이 달라지는 것을 확인하였다. X-PEEM 분석으로 그래핀 표면에서 측정된 그래핀의 일함수는 C-면 그래핀인 경우나 Si-면 그래핀인 경우 다같이 4.34~4.50eV이었다. 또한 원소의 코어 레벨의 문턱에너지 근방에서 흡수되는 영상을 X-PEEM 분광법으로 조사하였다.

○ X-PEEM 분광법을 적용하여 E-EF=4.45eV의 문턱 에너지에 이미지를 시야각(FoV= 53μm) 내에 있는 시료를 스캔하여 4.36, 4.38, 4.42, 4.46, 4.49eV의 다섯 개의 일함수 값이 갖게 됨을 계산하였으며, 또 이들 데이터로부터 일함수 값이 변하면서 그래핀과 SiC피크의 세기가 달라지고 광자흡수과정에서 에너지가 6.0eV, 7.5eV인 2차전자가 방출되고 딥(dip)이 일어나는 것까지 확인하였다. 국내의 그래핀 연구자들에게 유익한 자료가 될 것으로 기대하며 추천한다.

저자

C.Mathieu et al

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2011

권(호)

83(23)

잡지명

Physical Review: B

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

23543601~23543611

분석자

윤*중

분석물

• 적층성장 그래핀에서 적층원소와 전자상태의 미시적 상관관계.pdf [259,220 byte]

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