2016 Fiscal Year Research-status Report
原子構造が制御されたグラフェンを搭載した触媒工具による次世代半導体表面の創成
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16K14133
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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) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | グラフェン / 触媒 / 半導体表面 / 酸化 / 加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体デバイスの信頼性は、デバイス構築前の半導体表面の平坦性によって決まっているといっても過言でない。しかし、シリコン（Si）以外の半導体では、表面平坦化技術の開発は未だ発展途上である。既に代表者らは、溶液中で金属平板が発現する触媒機能を援用すれば、複数種類の半導体の表面粗さ（マイクロラフネス）を大幅に低減できることを見出している。ここで代表者は、金属を触媒に用いずとも、炭素（C）の二次元ネットワーク構造であるグラフェンの場合も、接触している半導体表面を選択的に酸化する能力を有することに着目した。そこで本研究では、この機能を積極的に活用し、グラフェン触媒を搭載した触媒工具を試作することを目標としている。
ここで、高い加工速度で半導体表面を処理するためには、グラフェン触媒の活性を高めることが必須である。そこで本年度は、単一のグラフェン（グラフェンフレーク）を半導体（Ge）表面上に堆積し、酸素（O2）ガスを溶存した水中に浸漬する実験を行った。そして、浸漬後に、グラフェンと接触した半導体表面のエッチング量を調べることにより、グラフェン触媒の活性を定量的に評価する手法を開発した。さらに、遠心分離器により選別・抽出したグラフェンフレークを支持基板（Au及びグラファイト）上に散布し、プローブ顕微鏡により高い分解能で観察することにより、空孔密度など、グラフェンフレーク内の原子スケールでの構造情報を得ることができた。
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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
当初予定していた、グラフェンフレークの合成方法や、半導体表面への単一レベルでのグラフェンフレークの散布方法の確立に目途がついた。また、所属している専攻に既設の表面分析手法を駆使した、グラフェンフレークの原子構造解析にも取り組み始めた。以上により、研究はほぼ順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度に合成したグラフェン触媒の活性を電気化学測定（サイクリックボルタンメトリー法、LSV法など）により定量的に評価する。さらに、グラフェン触媒と接触したGe表面のエッチング量が、溶液中の酸化種や濃度及び、グラフェン構造（サイズ、空孔密度 他にどのように依存するかを明らかにする。また、グラフェン触媒を半導体表面上に一様に塗布し、パターン形成を行った後に溶液中に浸漬することにより、ナノスケールの構造体を形成することを目指す。以上により、本研究で目標とする、グラフェン触媒を搭載した触媒工具の具現化への道筋を拓く。
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| Causes of Carryover |
研究で用いる消耗品について、身近で余剰の物品を活用することによって、目標とする実験を行うことができた。そのため、物品費を大幅に節約することができた。また、校閲依頼を予定していた英文原稿を注意深く推敲することにより英文校閲費用（その他 に区分される）を抑えることができた。以上により、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験をより制御された雰囲気で行うため、高純度薬液やガス、半導体基板の購入に充当する。また、得られた成果を発表すると共に、関連分野の最新情報を収集するため、国内外の複数学会へ参加することを予定しており、それらの参加費及び旅費に使う予定である。
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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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