図２ AFMによる表面粗さ。基板はそれぞれ(a)シリコン(b)サファイア(c)酸化マグネシウム (d)チタン酸ストロンチウムである。 であるが、レーザー蒸着に十分なレーザー強度を得るために、Qスイッチを2Hzで同期するSlower-Qswitch法を用いている6)。炭素系材料成膜の基板として、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、酸化マグネシウム(MgO)とシリコン(Si)基板を、MgO成膜にはSi基板のみを用いた。表１に各種実験条件を示している。 成膜後は、リガクのUltimaIVとSmartLabを用いたX線回折によりMgO膜の結晶性と配向性を評価し、X線反射率測定(XRR)により膜厚を評価した。また、面内配向の評価には図２に示すようなインプレーンXRD測定を用いている。炭素系膜につてはラマン測定により評価を行い、原子間力顕微鏡(AFM)により表面形態を観察した。 2・2 シミュレーションの概要 シリコン基板上でのMgOと炭素の六員環の安定性を密度汎関数法を用いて吸着エネルギーで評価している。シミュレーションは東北大学流体研究所より、ソフトウエアパッケージであるDMol3を用いて行なった。MgOの分子モデルはMaterial Studioを用いて構築し、GGA法で計算を行なっている7)。 欠陥によるMgOの格子定数の変化については、GNUにより配布されているabinit(URL:www.abinit.org)を用いて、LDA及びGGAを用いた格子の最適化を行っている4)。ソースコードからabinitとOpemPMI(URL:www.open-mpi.org)のコンパイルを行い、MacOS上のDarwinで並列処理により計算を行なった。 3・1 炭素系膜 二酸化炭素での「優しい酸化雰囲気」ではチタン酸スト３．結果と考察 ロンチウム(SrTiO3)上でグラフェンが１層づつ成長(レーヤー・バイ・レイヤー成長)することを報告している。更に、基板として、シリコン・MgO・サファイアを用いて成膜を行い、その表面のAFM像を図２に示す。SrTiO基板上図３ 二酸化炭素中で成長したグラフェンのラマンスペクトル。 図４ 原子間力顕微鏡像(AFM)。二酸化炭素中で120秒の堆積時間の試料の表面。 − 329 −
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