本稿では、ポストシリコンCMOS技術として我々が開発を進めているSi基板上にエピタキシャル成長したグラフェンとその光・電子デバイス応用について研究状況を紹介する．グラフェンの形成技術としては，グラファイト片からのピーリングとエピタキシャル成長したSiCの表面改質が一般的であるが，ポストCMOS新材料としての適用を考慮すると，Si基板の導入と半導体集積加工に耐える量産性に優れた低温成長技術が不可欠である．その要求に応えるために，有機シランガスソースMBEによるSi基板上への3C-SiCエビ成長と表面改質によるグラフェン・オン・シリコン（GOS）成長技術が開発されている．本GOS材料を用いて，グラフェンをチャネルとするトランジスタ動作が実現されている．グラフェン成長層数の制御や結晶品質など，GOSプロセス技術の改善・発展，オーミック電極形成，閾値制御，不純物注入制御など，今後解決すべき課題は多い．グラフェンの特異な電子輸送特性は，FET応用以外にも，プラズモニックデバイス，テラヘルツレーザーなど，多様な電子デバイスへの活用が期待される．ここではそれらの一端も併せて紹介する．%This paper reviews recent advances in our original graphene material epitaxially grown on Si substrate and its applications to electron and optoelectronic devices. Exfoliation from highly-oriented pyrolitic graphite and surface decomposition of epitaxial SiC are well-known as graphene formation technologies. However, when it is introduced to the post-CMOS VLSIs as the key material, introduction of Si substrate as the starting material as well as practically low-temperature, reproducible growth technology is mandatory. To cope with those issues "graphene-on-silicon" material growth technology consisting of epitaxial growth of 3C-SiC onto Si substrate using organo-silan gas-source MBE and surface decomposition processes has been developed. By utilizing such a new GOS material to form the channel with graphene, normal transistor operation has been confirmed with an excellent mobility. This is the first step ahead; we have recognized existing subjects for ultra-high quality, mass-productive device fabrication. The exceptional electronic properties of graphene can devise wide variety of new devices including plasmonic devices and terahertz lasers which will also be described.
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