2019 Fiscal Year Annual Research Report
Control and evaluation of conformation of graphene in nano-scale by templating CVD method
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17K05011
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
田中 秀吉 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所企画室, 室長 (40284608)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 仁 広島大学, 先端物質科学研究科, 准教授 (60359099)
富成 征弘 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 研究員 (90560003)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ナノカーボン / CVD / SPM / 基板上反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に、サファイア基板上にてより均質なCu薄膜が形成できる可能性が見いだされたことを踏まえ、今年度はこのCu薄膜の成膜条件最適化による品質改善を図るとともに、このCu薄膜によって作成されたCVDテンプレートによってグラフェン微細パターンのCVD成長を試みた。その結果、サファイア基板上形成したテンプレートを使用した場合には数ミクロンスケールのより大きなグラフェンドメインがテンプレート上に成長することがわかった。各ドメイン内部の原子配列状況やドメイン間の接続状況についてはSPM等ミクロスコピックな手法にて詳細に調べる必要があるが、ラマン分光測定の結果はこれらドメインが欠陥の少ない単層フラフェンによって構成されていることを示唆しており、CVDテンプレートによる高品質グラフェンパターンのコンフォメーション制御に向けた有用な知見を得ることができた。
また、触媒基板表面に形成された有機分子体の自己組織化構造の表面重合反応によってグラフェン構造を形成させる試みにも引き続き取り組んだ。この手法の強みは原料となる有機分子の分子構造を予め調整しておくことで、表面反応に先立って形成される自己組織化やそれらから連鎖的に形成されるグラフェンシート構造を制御できる点にある。本年度はヘキサブロモトリフェニレン分子を出発原料として各種基板上に自己組織化構造を形成させ、表面重合反応によりそれらがより大規模なグラフェンシートを形成するプロセスを詳細に観察した。その結果、フェルミ面近傍に3eV程度のエネルギーギャップを有することが理論的に予測されているナノメッシュ構造をCu（111）表面上に再現性良く形成させることに成功した。これらの結果はテンプレート材料としてCu薄膜を使用することの妥当性を示すとともに、形成されるグラフェンパターン内部におけるバンドエンジニアリング技術に関して重要な指針を示している。
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