2015 Fiscal Year Annual Research Report
超平坦SiC表面上へのプラズマ援用化学アニールによる未踏の低欠陥グラフェンの形成
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15H03902
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
有馬 健太 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10324807)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | グラフェン / シリコンカーバイド / プラズマ / 表面 / 酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェンは、単原子層の厚さを有する炭素（C）原子の二次元ネットワーク（シート）である。グラフェンは、非常に優れた電気的・機械的・磁気的性質を持つことが予想されており、超高性能電子デバイスにおける電子材料など、将来の科学技術において鍵となる材料である。しかし、シリコンカーバイド（SiC）表面上に形成されるグラフェンは、電気的性質が理論値を大幅に下回り、欠陥制御等に課題を有する。本研究の目的は、原子レベルで超平坦に研磨された独自のSiC表面に、プラズマを援用したアニール処理を施すことにより、他に例の無い低欠陥グラフェンの形成を目指すことである。
本年度は、既存の高真空排気型プラズマ処理装置を用い、プラズマ条件に依存してSiC表面におけるシリコン（Si）とC原子の濃度比がどのように変化するかや、条件によって形成される酸化膜（SiO2）の厚さや分布状態を調査した。調査には、X線光電子分光測定やラマン分光測定、原子間力顕微鏡やエリプソメータを用いた。
実験の過程で、プラズマ処理後の表面に窒素（N）等から成る予期せぬ生成物が形成されることが分かった。これは、プラズマ照射時に用いる電極の表面や内部に、パージ用の窒素（N2）ガスが吸着するためであった。そして、ガスプラズマ照射前の電極表面処理が重要であることを見出した。
これらの基礎実験の結果を踏まえて、SiC試料導入後にチャンバーを超高真空領域まで排気できる機構を備えた、真空排気系の構築を行った。
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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
研究を遂行する過程で、当初の予想に反する実験結果が得られ、この調査や実験条件の最適化に時間を要した。しかし当初計画していた、予備実験装置を用いた特性解析や、新装置の為の真空排気系の設計・製作については、ほぼ予定通り進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ガス組成が精密・清浄に制御された大気圧近傍の雰囲気下でSiC表面にプラズマを照射し、得られた表面の濡れ特性や組成を調査する。これにより、プラズマ/SiC間での化学的な相互作用を明らかにする。そして、プラズマ照射時もしくは照射後に試料を昇温し、得られる表面の構造や電子状態を各種表面分析装置により明らかにする。これにより、欠陥フリーのグラフェンを形成するためのプラズマ照射条件を抽出する。
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[Presentation] Pit Formation, Patterning and Flattening of Ge Surfaces in O2-Containing Water by Metal-Assisted Chemical Etching2016
Author(s)
T. Kawase, A. Mura, Y. Saito, T. Okamoto, K. Kawai, Y. Sano, K. Yamauchi, M. Morita, and K. Arima
Organizer
Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science 2016
Place of Presentation
Honolulu, USA
Year and Date
2016-10-04 – 2016-10-04
Int'l Joint Research
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