High quality HfO2 dielectrics have been grown on epitaxial graphene on 4H-SiC substrates and have been studied by using in situ x-ray photoemission spectroscopy. The in situ thermal treatment shows that the HfO2/graphene/4H-SiC heterojunctions have good thermal stability up to 650°C. A shift of core-level spectra from graphene layer implies that charge transfer takes place at the interface. The high thermal stability and sufficient barrier heights between HfO2 and graphene indicate that high-k dielectric grown on graphene is very promising for the development of graphene-based electronic devices.

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.
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
).
3.
S. Y.
Zhou
,
D. A.
Siegel
,
A. V.
Fedorov
,
F.
El Gabaly
,
A. K.
Schmid
,
A. H.
Castro Neto
,
D. -H.
Lee
, and
A.
Lanzara
,
Nature Mater.
7
,
259
(
2008
).
4.
S.
Ghosh
,
I.
Calizo
,
D.
Teweldebrhan
,
E. P.
Pokatilov
,
D. L.
Nika
,
A. A.
Balandin
,
W.
Bao
,
F.
Miao
, and
C. N.
Lau
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
151911
(
2008
).
5.
K. I.
Bolotin
,
K. J.
Sikes
,
Z.
Jiang
,
G.
Fundenberg
,
J.
Hone
,
P.
Kim
, and
H. L.
Stormer
,
Solid State Commun.
146
,
351
(
2008
).
6.
W.
Chen
,
H.
Xu
,
L.
Liu
,
X. Y.
Gao
,
D. C.
Qi
,
G. W.
Peng
,
S. C.
Tan
,
Y. P.
Feng
,
K. P.
Loh
, and
A. T. S.
Wee
,
Surf. Sci.
596
,
176
(
2005
).
7.
J.
Kedzierski
,
P. -L.
Hsu
,
P.
Healey
,
P.
Wyatt
,
C. L.
Keast
,
M.
Sprinkle
,
C.
Berger
, and
W. A.
de Heer
,
IEEE Trans. Electron Devices
55
,
2078
(
2008
).
8.
Y. Q.
Wu
,
P. D.
Ye
,
M. A.
Capano
,
Y.
Xuan
,
Y.
Sui
,
M.
Qi
,
J. A.
Cooper
,
T.
Shen
,
D.
Pandey
,
G.
Prakash
, and
R.
Reifenberger
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
092102
(
2008
).
9.
B.
Lee
,
S. Y.
Park
,
H. C.
Kim
,
K. J.
Cho
,
E. M.
Vogel
,
M. J.
Kim
,
R. M.
Wallace
, and
J.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
203102
(
2008
).
10.
H. F.
Yang
and
R. T.
Yang
,
Carbon
40
,
437
(
2002
).
11.
Z. H.
Ni
,
W.
Chen
,
X. F.
Fan
,
J. L.
Kuo
,
T.
Yu
,
A. T. S.
Wee
, and
Z. X.
Shen
,
Phys. Rev. B
77
,
115416
(
2008
).
12.
W.
Chen
,
K. P.
Loh
,
H.
Xu
, and
A. T. S.
Wee
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
281
(
2004
).
13.
H.
Huang
,
W.
Chen
,
S.
Chen
, and
A. T. S.
Wee
,
ACS Nano
2
,
2513
(
2008
).
14.
Q.
Li
,
S. J.
Wang
,
K. B.
Li
,
A. C. H.
Huan
,
J. W.
Chai
,
J. S.
Pan
, and
C. K.
Ong
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
6155
(
2004
).
15.
A.
Pirkle
,
R. M.
Wallace
, and
L.
Colombo
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
133106
(
2009
).
16.
J.
Robertson
and
B.
Falabretti
,
J. Appl. Phys.
100
,
014111
(
2006
).
17.
W.
Chen
,
S.
Chen
,
D. C.
Qi
,
X. Y.
Gao
, and
A. T. S.
Wee
,
J. Am. Chem. Soc.
129
,
10418
(
2007
).
18.
E. A.
Kraut
,
R. W.
Grant
,
J. R.
Waldrop
, and
S. P.
Kowalczyk
,
Phys. Rev. Lett.
44
,
1620
(
1980
).
19.
E. A.
Kraut
,
R. W.
Grant
,
J. R.
Waldrop
, and
S. P.
Kowalczyk
,
Phys. Rev. B
28
,
1965
(
1983
).
20.
Q.
Chen
,
Y. P.
Feng
,
J. W.
Chai
,
Z.
Zhang
,
J. S.
Pan
, and
S. J.
Wang
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
052104
(
2008
).
21.
Q.
Chen
,
M.
Yang
,
Y. P.
Feng
,
J. W.
Chai
,
Z.
Zhang
,
J. S.
Pan
, and
S. J.
Wang
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
162104
(
2009
).
22.
S. J.
Wang
,
J. W.
Chai
,
Y. F.
Dong
,
Y. P.
Feng
,
N.
Sutanto
,
J. S.
Pan
, and
A. C. H.
Huan
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
192103
(
2006
).
You do not currently have access to this content.