2018 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of semiconductor surfaces by catalytic tools loaded with atomically controlled graphene
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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 – 2019-03-31
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| Keywords | グラフェン触媒 / 半導体表面 / 選択エッチング / ドーピング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、カーボン（C）ネットワーク内の原子構造（空孔密度、及び、窒素（N）原子のドーピング位置や密度）が制御できるグラフェン触媒の合成プロセスを確立し、この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的として研究を開始した。
そこで本研究期間に、市販の酸化グラフェン溶液を用い、強還元剤（ヒドラジン）を用いた液相還元プロセスや、アンモニア溶液中での水熱合成プロセスを立ち上げ、還元度合いやNドープ位置・濃度が異なる複数種類の還元グラフェンシートを得た。そして、走査型プローブ顕微鏡（走査型トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡）を用いて、得られたシートの原子構造を解析するための評価手法を獲得した。さらに、半導体表面上に単一レベルでシートを分散し、触媒工具のパーツとなるグラフェン触媒が持つ溶液中での半導体表面のエッチング能力を明らかにした。具体的には、エッチング速度の温度や酸化種濃度依存性について、系統的かつ定量的な調査を行った。その結果、還元グラフェンシート内にドーピングされるN原子の量やドープ位置が、エッチング能力に特に大きな影響を与えることが分かった。
続いて、得られたグラフェン触媒を半導体基板上にパターン化して形成し、パターン領域を選択的に加工できることを実証した。本成果は、当初目的としていた触媒工具とは少し形態が異なるものの、グラフェン触媒を用いて、半導体表面の所望の位置を加工するという意味で、大きな前進であると考えている。
今後は、このようなグラフェン触媒をより広く半導体表面の創成プロセスに展開していきたいと考えている。
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