Epitaxial Growth of Graphene by Surface Segregation and Chemical Vapor Deposition on Ru(0001) Studied with Scanning Tunneling Microscopy

Epitaxial graphene on metal substrates provides excellent platforms to study its atomic and electronic structures, and can be grown either by surface segregation of carbon or by chemical vapor deposition. The growth behaviors of the two methods, however, have not been directly compared each other. Here, we studied domain structures of graphene grown by three different methods, surface segregation, post-annealing with adsorbed ethylene, and high-temperature dose of ethylene, using scanning tunneling microscopy. The first two methods resulted in graphene regions with areas of $100nm^2$, whereas the third method showed large area graphene (> $10^4nm^2$) with regular hexagonal Moire patterns, implying that high-temperature dose of ethylene is preferable for further studies on graphene such as additional growth of organic molecules.

주사형 탐침 현미경을 이용한 Ru(0001) 위 그래핀의 에피탁시얼 성장 조건에 대한 연구

금속 기판 위에 성장한 그래핀은 원자구조와 전자구조 연구에 우수한 기반이 된다. 그래핀은 금소 기판에서 탄소의 surface segregation 이나 chemical vapor deposition으로 성장할 수 있는데, 이 두 방법의 성장 양상에 대한 비교 연구는 아직까지 없었다. 본 연구에서는 surface segregation, 흡착된 에틸렌의 post-annealing, 에틸렌의 high-temperature dose 등 3 방법으로 성장한 그래핀의 성장구조를 주사형 터널링 현미경으로 연구했다. 처음 2종류의 방법에서는 $100nm^2$ 수준의 작은 그래핀 영역이 나타났고, 3 번째 방법에서는 $10^4nm^2$ 보다 큰 그래핀이 육각형 무아레 무늬와 함께 타나났다. 본 연구에서는 에틸렌의 high-temperature dose 방법이 추가적인 분자성장 등에 필요한 넓은 그래핀을 성장하기에 가장 좋은 방법임을 보였다.