Single-layer graphene structures and devices are commonly defined using reactive ion etching and plasma etching with O2 or Ar as the gaseous etchants. Although optical microscopy and Raman spectroscopy are widely used to determine the appropriate duration of dry etching, additional characterization with atomic force microscopy (AFM) reveals that residual graphene and/or etching byproducts persist beyond the point where the aforementioned methods suggest complete graphene etching. Recognizing that incomplete etching may have deleterious effects on devices and/or downstream processing, AFM characterization is used here to determine optimal etching conditions that eliminate graphene dry etching residues.
REFERENCES
1.
K. S.
Novoselov
, A. K.
Geim
, S. V.
Morozov
, D.
Jiang
, Y.
Zhang
, S. V.
Dubonos
, I. V.
Grigorieva
, and A. A.
Firsov
, Science
306
, 666
(2004
).2.
F.
Schwierz
, Nat. Nanotechnol.
5
, 487
(2010
).3.
A. K.
Geim
and K. S.
Novoselov
, Nat. Mater.
6
, 183
(2007
).4.
G. W.
Flynn
, J. Chem. Phys.
135
, 050901
(2011
).5.
C.
Lee
, X. D.
Wei
, J. W.
Kysar
, and J.
Hone
, Science
321
, 385
(2008
).6.
S.
Das Sarma
, S.
Adam
, E. H.
Hwang
, and E.
Rossi
, Rev. Mod. Phys.
83
, 407
(2011
).7.
A. H. C.
Neto
, F.
Guinea
, N. M. R.
Peres
, K. S.
Novoselov
, and A. K.
Geim
, Rev. Mod. Phys.
81
, 109
(2009
).8.
D.
Zhan
, J. X.
Yan
, L. F.
Lai
, Z. H.
Ni
, L.
Liu
, and Z. X.
Shen
, Adv. Mater.
24
, 4055
(2012
).9.
A. K.
Geim
, Science
324
, 1530
(2009
).10.
D.
Jariwala
, V. K.
Sangwan
, L. J.
Lauhon
, T. J.
Marks
, and M. C.
Hersam
, Chem. Soc. Rev.
42
, 2824
(2013
).11.
Y.-D.
Lim
, D.-Y.
Lee
, T.-Z.
Shen
, C.-H.
Ra
, J.-Y.
Choi
, and W. J.
Yoo
, ACS Nano
6
, 4410
(2012
).12.
A.
Pirkle
, J.
Chan
, A.
Venugopal
, D.
Hinojos
, C. W.
Magnuson
, S.
McDonnell
, L.
Colombo
, E. M.
Vogel
, R. S.
Ruoff
, and R. M.
Wallace
, Appl. Phys. Lett.
99
, 122108
(2011
).13.
Y.
Dan
, Y.
Lu
, N. J.
Kybert
, Z.
Luo
, and A. T. C.
Johnson
, Nano Lett.
9
, 1472
(2009
).14.
M.
Ishigami
, J. H.
Chen
, W. G.
Cullen
, M. S.
Fuhrer
, and E. D.
Williams
, Nano Lett.
7
, 1643
(2007
).15.
K. I.
Bolotin
, K. J.
Sikes
, Z.
Jiang
, M.
Klima
, G.
Fudenberg
, J.
Hone
, P.
Kim
, and H. L.
Stormer
, Solid State Commun.
146
, 351
(2008
).16.
S.
Kumar
, N.
Peltekis
, K.
Lee
, H.-Y.
Kim
, and G.
Duesberg
, Nanoscale Res. Lett.
6
, 390
(2011
).17.
B. J.
Lee
and G. H.
Jeong
, Vacuum
87
, 200
(2013
).18.
C.
Berger
, Z. M.
Song
, X. B.
Li
, X. S.
Wu
, N.
Brown
, C.
Naud
, D.
Mayou
, T. B.
Li
, J.
Hass
, A. N.
Marchenkov
, E. H.
Conrad
, P. N.
First
, and W. A.
de Heer
, Science
312
, 1191
(2006
).19.
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 (London)
438
, 197
(2005
).20.
X. S.
Wu
, Y. K.
Hu
, M.
Ruan
, N. K.
Madiomanana
, J.
Hankinson
, M.
Sprinkle
, C.
Berger
, and W. A.
de Heer
, Appl. Phys. Lett.
95
, 223108
(2009
).21.
A.
Tzalenchuk
, S.
Lara-Avila
, A.
Kalaboukhov
, S.
Paolillo
, M.
Syvajarvi
, R.
Yakimova
, O.
Kazakova
, T. J. B. M.
Janssen
, V.
Fal’ko
, and S.
Kubatkin
, Nat. Nanotechnol.
5
, 186
(2010
).22.
H. M.
Wang
, Y. H.
Wu
, Z. H.
Ni
, and Z. X.
Shen
, Appl. Phys. Lett.
92
, 053504
(2008
).23.
K. S.
Hazra
, J.
Rafiee
, M. A.
Rafiee
, A.
Mathur
, S. S.
Roy
, J.
McLauhglin
, N.
Koratkar
, and D. S.
Misra
, Nanotechnology
22
, 025704
(2011
).24.
N.
Peltekis
, S.
Kumar
, N.
McEvoy
, K.
Lee
, A.
Weidlich
, and G. S.
Duesberg
, Carbon
50
, 395
(2012
).25.
M. S.
Choi
, S. H.
Lee
, and W. J.
Yoo
, J. Appl. Phys.
110
, 073305
(2011
).26.
P.
Blake
, E. W.
Hill
, A. H. C.
Neto
, K. S.
Novoselov
, D.
Jiang
, R.
Yang
, T. J.
Booth
, and A. K.
Geim
, Appl. Phys. Lett.
91
, 063124
(2007
).27.
A. C.
Ferrari
, J. C.
Meyer
, V.
Scardaci
, C.
Casiraghi
, M.
Lazzeri
, F.
Mauri
, S.
Piscanec
, D.
Jiang
, K. S.
Novoselov
, S.
Roth
, and A. K.
Geim
, Phys. Rev. Lett.
97
, 187401
(2006
).28.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4807425 for detailed experimental methods and additional Ar plasma etching data.
29.
L. M.
Malard
, M. A.
Pimenta
, G.
Dresselhaus
, and M. S.
Dresselhaus
, Phys. Rep.
473
, 51
(2009
).30.
Z. H.
Ni
, Y. Y.
Wang
, T.
Yu
, and Z. X.
Shen
, Nano Res.
1
, 273
(2008
).31.
L. G.
Cancado
, A.
Jorio
, E. H. M.
Ferreira
, F.
Stavale
, C. A.
Achete
, R. B.
Capaz
, M. V. O.
Moutinho
, A.
Lombardo
, T. S.
Kulmala
, and A. C.
Ferrari
, Nano Lett.
11
, 3190
(2011
).32.
M. M.
Lucchese
, F.
Stavale
, E. H. M.
Ferreira
, C.
Vilani
, M. V. O.
Moutinho
, R. B.
Capaz
, C. A.
Achete
, and A.
Jorio
, Carbon
48
, 1592
(2010
).33.
I.
Childres
, L. A.
Jauregui
, J.
Tian
, and Y. P.
Chen
, New J. Phys.
13
, 025008
(2011
).34.
L.
Liu
, S. M.
Ryu
, M. R.
Tomasik
, E.
Stolyarova
, N.
Jung
, M. S.
Hybertsen
, M. L.
Steigerwald
, L. E.
Brus
, and G. W.
Flynn
, Nano Lett.
8
, 1965
(2008
).35.
M. S.
Choi
, G.-H.
Lee
, Y.-J.
Yu
, D.-Y.
Lee
, S. H.
Lee
, P.
Kim
, J.
Hone
, and W. J.
Yoo
, Nat. Commun.
4
, 1624
(2013
).36.
L.
Britnell
, R. V.
Gorbachev
, R.
Jalil
, B. D.
Belle
, F.
Schedin
, A.
Mishchenko
, T.
Georgiou
, M. I.
Katsnelson
, L.
Eaves
, S. V.
Morozov
, N. M. R.
Peres
, J.
Leist
, A. K.
Geim
, K. S.
Novoselov
, and L. A.
Ponomarenko
, Science
335
, 947
(2012
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.