大面積単結晶グラフェン膜のｃａｒｐｅｔ－ｌｉｋｅ成長プロセスの研究

• Project/Area Number: 24760030
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Thin film/Surface and interfacial physical properties
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 小田原 玄樹 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノチューブ応用研究センター, 産総研特別研究員 (00580276)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 結晶成長 / 超薄膜 / 電子顕微鏡 / ナノ材料 / 表面・界面物性 / 国際情報交換 / アメリカ / ヨーロッパ / アジア

Research Abstract

研究代表者は平成25年10月1日より、科研費応募資格の無い民間企業に就職し、科学研究費助成事業の補助事業を廃止したので、平成25年9月30日までの研究の成果を報告する。
所属した研究機関では、プラズマCVD法によるロールtoロール グラフェン高速製膜技術を開発しており、プラズマCVDグラフェンの高品質化をターゲットとして研究を推進した。グラフェン成長基板としては、主に銅基板を使用するが、プラズマ照射中は基板の温度が上がりすぎるために、基板が一部溶解して、グラフェンの品質が劣化する。そのため銅基板よりも融点が高い銅ニッケル合金を使用することで、基板の溶解が抑えられ、グラフェンの品質が向上する可能性が示唆された。
また、超平坦化処理を施した金属基板上に成長させたグラフェン膜は、金属基板を化学的に溶解することで、基板から剥離することができるので、金属上に成長させたグラフェン膜を、透過電子顕微鏡グリッド上に展開した状態で、自己保持膜として取り出した。これまでの金属基板の化学的溶解によるグラフェン膜の剥離は、転写過程でグラフェン膜に欠陥が生じやすく、グラフェン表面が汚染されやすい。そこで、超高真空中でグラフェン成長中の基板に、外部から種結晶に相当するものを接触・融解させて引き上げることで、機械的にグラフェン膜を金属基板から剥離することを検討した。
また、透過電子顕微鏡での自己保持グラフェン膜への電子線照射耐性を評価した。特に転写プロセス中にグラフェン表面に付着する不純物(Siなど)周辺から優先的にグラフェンが損傷を受けることが、走査透過電子顕微鏡その場観察・ラマン分光によって明瞭に示された。

Research Products

• [Journal Article] 金属基板上のグラフェン成長その場観察 (2013)
  • Author(s): 小田原玄樹
  • Journal Title: 炭素 TANSO Volume: 258 Pages: 234-235
  • NAID: 10031183880
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 電子顕微鏡によるナノカーボン成長のその場観察 (2013)
  • Author(s): 日比野 浩樹, 小田原 玄樹, 本間 芳和
  • Journal Title: 応用物理 Volume: 82 Pages: 137-140
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Macroscopic Single-Domain Graphene Growth on Polycrystalline Nickel Surface (2012)
  • Author(s): G.Odahara, H.Hibino, N.Nakayama, T.Shimbata, C.Oshima, S.Otani, M.Suzuki, T.Yasue and T.Koshikawa
  • Journal Title: Appl. Phys. Express Volume: 5 Issue: 3 Pages: 035501-035501
  • DOI: 10.1143/apex.5.035501
  • NAID: 10030511458
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 超平坦金属表面上におけるグラフェン成長その場観察 (2012)
  • Author(s): 小田原 玄樹, 大島 忠平, 日比野 浩樹, 本間 芳和, 大谷 茂樹, 鈴木 雅彦, 安江 常夫, 越川 孝範
  • Journal Title: Journal of the Surface Science Society of Japan Volume: 33 Issue: 10 Pages: 557-562
  • DOI: 10.1380/jsssj.33.557
  • NAID: 130004486706
  • Peer Reviewed
• [Presentation] グラフェン成長のその場観察 (2013)
  • Author(s): 日比野浩樹
  • Organizer: 日本物理学会 2013年 秋季大会
  • Place of Presentation: 高知大学 朝倉キャンパス
  • Invited
• [Presentation] BBLポリマーから調製した網面が水平あるいは垂直配向した炭素薄膜の評価 (2013)
  • Author(s): 小田原 玄樹
  • Organizer: 学振第117委員会
  • Place of Presentation: 東京大学
• [Presentation] BBLポリマーから調整した網面垂直/水平配向炭素薄膜の異方性評価 (2013)
  • Author(s): 小田原 玄樹
  • Organizer: 第60回春季応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
• [Presentation] 多結晶金属基板上での単結晶グラフェン成長のLEEMその場観察 (2012)
  • Author(s): 小田原 玄樹
  • Organizer: 第 39回 炭素材料学会年会
  • Place of Presentation: 長野市生涯学習センター
• [Presentation] 金属基板上のグラフェン成長その場観察 (2012)
  • Author(s): 小田原 玄樹
  • Organizer: 学振第117委員会
  • Place of Presentation: 産総研 臨海副都心センター
• [Presentation] 金属基板上のグラフェン成長その場観察 (2012)
  • Author(s): 小田原 玄樹
  • Organizer: 第5回CPC研究会
  • Place of Presentation: 連合会館
  • Invited
• [Book] 炭素材料の研究開発動向 2012年度研究報 (2013)
  • Author(s): 小田原 玄樹
  • Total Pages: 8
  • Publisher: CPC研究会