2017 Fiscal Year Annual Research Report
Synthetic methods of heteroatom-doped graphene through photoirradiation
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16K17519
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
宇都宮 徹 京都大学, 工学研究科, 助教 (70734979)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | グラフェン誘導体 / 真空紫外光 / シリコン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸化グラフェン(GO)の光還元法はグラフェンデバイスの実用化に向けて期待が持たれている．本研究では光還元に加えて，異種元素を添加することで電子状態を制御した酸化グラフェン還元体(rGO)を簡便に作製するプロセス開発を目指している．本年度において得られた研究成果は以下の通りである．
1. GOの1-propanol溶液を作製し，水素終端化シリコン(H-Si)にスピンコートすることでGOが強固に固定できることを発見した．その後，紫外光や真空紫外光照射にて還元を行うことで，表面酸化防止膜としてrGOが機能することを電流計測原子間力顕微鏡から明らかにした．同様なプロセスを応用することで窒素ドープrGOやホウ素・窒素共ドープrGOの固定化にも成功した．
2. グラフェン誘導体を固定したH-Si電極の光電気化学測定を行った．特に可視光照射条件で光水素発生に着目し，光電流の増減を観測した．グラフェン誘導体を被覆することで，シリコンが持つ光電気化学特性を阻害しない上に，H-Siに比べて表面酸化が抑制できるこから，光電極としての活性が長時間維持できることが判明した．しかし，異種元素ドープによる水素発生反応の促進を示すには至らなかった．
3. 光還元を用いて作製した窒素ドープrGOを用いて電界効果トランジスタ測定を行った．その結果，ドープを行っていないrGOと比較して，窒素ドープrGOでは電荷中性点がより負側にシフトした．このことから，窒素ドープによってrGOがn型になったことを示せた．しかし，電気伝導率は窒素ドープの有無でほぼ同等であり，光還元プロセスで合成したrGOではシート面内方向に電気を流す応用に課題が残っていることが判明した．rGO積層膜をポリマー表面に形成した場合でも導電性が低いことから，さらなるプロセス改善が必要である．
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