In this letter, we report on transport measurements of epitaxial graphene on SiC(0001) with oxygen adsorption. In a 50×50μm2 size Hall bar, we observe the half-integer quantum Hall effect with a transverse resistance plateau quantized at filling factor around 2, an evidence of monolayer graphene. We find low electron concentration of 9×1011cm2 and we show that a doping of 1013cm2 which is characteristic of intrinsic epitaxial graphene can be restored by vacuum annealing. The effect of oxygen adsorption on carrier density is confirmed by local angle-resolved photoemission spectroscopy measurements. These results are important for understanding oxygen adsorption on epitaxial graphene and for its application to metrology and mesoscopic physics where a low carrier concentration is required.

1.
K. S.
Novoselov
,
A. K.
Geim
,
S. V.
Morozov
,
D.
Jiang
,
M. I.
Katsnelson
,
I. V.
Grigorieva
,
S. V.
Dubonos
, and
A. A.
Firsov
,
Nature
438
,
197
(
2005
).
2.
Y.
Zhang
,
Y.-W.
Tan
,
H. L.
Stormer
, and
P.
Kim
,
Nature
438
,
201
(
2005
).
3.
C. R.
Dean
,
A. F.
Young
,
P.
Cadden-Zimansky
,
L.
Wang
,
H.
Ren
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
P.
Kim
,
J.
Hone
, and
K. L.
Shepard
,
Nature Phys.
7
,
693
(
2011
).
4.
Y.-M.
Lin
,
C.
Dimitrakopoulos
,
K. A.
Jenkins
,
D. B.
Farmer
,
H.-Y.
Chiu
,
A.
Grill
, and
P.
Avouris
,
Science
327
,
662
(
2010
).
5.
F.
Schwierz
,
Nature Nanotechnol.
5
,
487
(
2010
).
6.
E.
Pallecchi
,
C.
Benz
,
A. C.
Betz
,
H. V.
Lohneysen
,
B.
Placais
, and
R.
Danneau
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
113502
(
2011
).
7.
F.
Bonaccorso
,
Z.
Sun
,
T.
Hasan
, and
A. C.
Ferrari
,
Nature Photon.
4
,
611
(
2010
).
8.
N. M.
Gabor
,
J. C. W.
Song
,
Q.
Ma
,
N. L.
Nair
,
T.
Taychatanapat
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
L. S.
Levitov
, and
P.
Jarillo-Herrero
,
Science
334
,
648
(
2011
).
9.
W.
Poirier
and
F.
Schopfer
,
Nature Nanotechnol.
5
,
171
(
2010
).
10.
A.
Tzalenchuk
,
S.
Lara-Avila
,
A.
Kalaboukhov
,
S.
Paolillo
,
M.
Syväjärvi
,
R.
Yakimova
,
O.
Kazakova
,
T. J. B. M.
Janssen
,
V.
Fal’ko
, and
S.
Kubatkin
,
Nature Nanotechnol.
5
,
186
(
2010
).
11.
T. J. B. M.
Janssen
,
N. E.
Fletcher
,
R.
Goebel
,
J. M.
Williams
,
A.
Tzalenchuk
,
R.
Yakimova
,
S.
Kubatkin
,
S.
Lara-Avila
, and
V.
Falko
,
New J. Phys.
13
,
093026
(
2011
).
12.
J.
Guignard
,
D.
Leprat
,
D. C.
Glattli
,
F.
Schopfer
, and
W.
Poirier
,
Phys. Rev. B
85
,
165420
(
2012
).
13.
C.
Berger
,
Z.
Song
,
X.
Li
,
X.
Wu
,
N.
Brown
,
C.
Naud
,
D.
Mayou
,
T.
Li
,
J.
Hass
,
A. N.
Marchenkov
,
E. H.
Conrad
,
P. N.
First
, and
W. A.
de Heer
,
Science
312
,
1191
(
2006
).
14.
K. V.
Emtsev
,
A.
Bostwick
,
K.
Horn
,
J.
Jobst
,
G. L.
Kellogg
,
L.
Ley
,
J. L.
McChesney
,
T.
Ohta
,
S. A.
Reshanov
,
J.
Röhrl
,
E.
Rotenberg
,
A. K.
Schmid
,
D.
Waldmann
,
H. B.
Weber
, and
T.
Seyller
,
Nature Mater.
8
,
203
(
2009
).
15.
K. S.
Kim
,
Y.
Zhao
,
H.
Jang
,
S. Y.
Lee
,
J. M.
Kim
,
K. S.
Kim
,
J.-H.
Ahn
,
P.
Kim
,
J.-Y.
Choi
, and
B. H.
Hong
,
Nature
457
,
706
(
2009
).
16.
I.
Deretzis
and
A.
La Magna
,
Phys. Rev. B
84
,
235426
(
2011
).
17.
J.
Jobst
,
D.
Waldmann
,
F.
Speck
,
R.
Hirner
,
D. K.
Maude
,
T.
Seyller
, and
H. B.
Weber
,
Phys. Rev. B
81
,
195434
(
2010
).
18.
S.
Lara-Avila
,
K.
Moth-Poulsen
,
R.
Yakimova
,
T.
Bjø rnholm
,
V.
Fal’ko
,
A.
Tzalenchuk
, and
S.
Kubatkin
,
Adv. Mater.
23
,
878
(
2011
).
19.
T.
Shen
,
J. J.
Gu
,
M.
Xu
,
Y. Q.
Wu
,
M. L.
Bolen
,
M. A.
Capano
,
L. W.
Engel
, and
P. D.
Ye
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
172105
(
2009
).
20.
S.
Tanabe
,
Y.
Sekine
,
H.
Kageshima
,
M.
Nagase
, and
H.
Hibino
,
Appl. Phys. Express
3
,
075102
(
2010
).
21.
C.
Riedl
,
C.
Coletti
,
T.
Iwasaki
,
A. A.
Zakharov
, and
U.
Starke
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
246804
(
2009
).
22.
F.
Speck
,
J.
Jobst
,
F.
Fromm
,
M.
Ostler
,
D.
Waldmann
,
M.
Hundhausen
,
H. B.
Weber
, and
T.
Seyller
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
122106
(
2011
).
23.
A.
Ouerghi
,
R.
Belkhou
,
M.
Marangolo
,
M. G.
Silly
,
S.
El Moussaoui
,
M.
Eddrief
,
L.
Largeau
,
M.
Portail
, and
F.
Sirotti
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
161905
(
2010
).
24.
A.
Ouerghi
,
M.
Ridene
,
A.
Balan
,
R.
Belkhou
,
A.
Barbier
,
N.
Gogneau
,
M.
Portail
,
A.
Michon
,
S.
Latil
,
P.
Jegou
, and
A.
Shukla
,
Phys. Rev. B
83
,
205429
(
2011
).
25.
S.
Oida
,
F.
McFeely
,
J.
Hannon
,
R.
Tromp
,
M.
Copel
,
Z.
Chen
,
Y.
Sun
,
D.
Farmer
, and
J.
Yurkas
,
Phys. Rev. B
82
,
041411
(
2010
).
26.
C.
Mathieu
,
B.
Lami
,
T.
Mentes
,
E.
Pallecchi
,
A.
Locatelli
,
S.
Latil
,
R.
Belkhou
, and
A.
Ouerghi
, arXiv:1206.2474.
27.
K. R.
Knox
,
S.
Wang
,
A.
Morgante
,
D.
Cvetko
,
A.
Locatelli
,
T. O.
Mentes
,
M. A.
Niño
,
P.
Kim
, and
R. M.
Osgood
,
Phys. Rev. B
78
,
201408
(
2008
).
28.
A.
Ioffe
and
A. R.
Regel
,
Prog. Semicond.
4
,
237
(
1960
).
29.
K. S.
Novoselov
,
E.
McCann
,
S. V.
Morozov
,
V.
Falko
,
M. I.
Katsnelson
,
U.
Zeitler
,
D.
Jiang
,
F.
Schedin
, and
A. K.
Geim
,
Nature Phys.
2
,
177
(
2006
).
30.
J.
Moser
,
H.
Tao
,
S.
Roche
,
F.
Alzina
,
C. M.
Sotomayor Torres
, and
A.
Bachtold
,
Phys. Rev. B
81
,
205445
(
2010
).
31.
C. W.
Chen
,
S. C.
Hung
,
M. D.
Yang
,
C. W.
Yeh
,
C. H.
Wu
,
G. C.
Chi
,
F.
Ren
, and
S. J.
Pearton
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
243502
(
2011
).
32.
Y.
Sato
,
K.
Takai
, and
T.
Enoki
,
Nano Lett.
11
,
3468
(
2011
).
You do not currently have access to this content.