2014 Fiscal Year Annual Research Report
半導体デバイス応用を目指したグラフェンナノリボンの創製
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13F03352
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
吾郷 浩樹 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (10356355)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
SOLIS-FERNANDEZ Pablo 九州大学, 先導物質化学研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | グラフェン / ナノリボン / ドーピング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェンは１万cm2/Vsを超える高い移動度に加え、透明性が高く、また機械的にも柔軟であることから、フレキシブルデバイス、ウェアラブルデバイスから高周波デバイス、センサーなど様々な応用が活発に研究されている。しかし、グラフェンがバンドギャップを持たないことが、こういった応用の実現における大きな障害になっている。本研究では、バンドギャップを開くことができるグラフェンナノリボンをトップダウンで作製する技術を開発するとともに、実際のデバイスの可能性を検討することを目標としている。昨年度の研究を通じて、非常に高密度に配向したグラフェンナノリボンを作製することに成功している。当該年度はこの知見をさらに発展させるため、トップダウンで作製したグラフェンナノリボンに化学修飾を行い、ナノリボンのp型、n型の極性制御に関する研究を行った。種々の分子を検討した結果、ジアゾニウム塩およびアミン分子がそれぞれp型、n型のドーパントとして作用することを見出した。さらにグラフェンナノリボンに存在するエッジがこれらの分子の吸着サイトとして有効であり、グラフェン格子に欠陥も生じないことを実験的に示すことができた。他にも、グラフェンに生じた原子レベルの欠陥が物性に与える影響について、スペインのグループと共同研究を行うことができた。プラズマ酸化により低密度の欠陥を制御しながらグラフェンに導入することができた。また、STMやトランジスタ特性の測定により、欠陥の導入量が物性に影響を与えること、グラフェンがp型になることなどを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
単結晶基板上でのグラフェンシートの金属ナノ粒子によるエッチング作用を用いた新規なグラフェンナノリボンの合成法を確立することができた。さらにグラフェンデバイスの動作に重要となる、デバイスの極性制御も化学修飾によって実現しており、目標に向かって研究は順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当該年度に行ったグラフェンナノリボンの化学修飾に関する研究を進めている過程で、電場によってグラフェンのドーピングレベルを制御できるという非常に興味深い現象を見出した。この方法は共有結合を用いないので、グラフェンへのダメージがほとんどないという利点も有している、今後、この研究シーズを発展させて、メモリーへの応用研究などを推進していく予定である。また、フレキシブルデバイス化の方向に関しても検討を行う計画をしている。
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