Research on re-usability of Ir/sapphire substrates in graphene chemical vapor deposition growth

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K05043
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Crystal engineering
• Research Institution: Aoyama Gakuin University
• Principal Investigator: KOH SHINJI 青山学院大学, 理工学部, 教授 (50323663)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: グラフェン / CVD / イリジウム / 基板再利用

Outline of Final Research Achievements

We focus on Iridium, which has high melting temperature and high chemical stability, as a metal catalyst for chemical vapor deposition (CVD) growth of graphene. We proposed that single crystalline graphene can be grown on a Iridium layer that is epitaxially deposited on a single crystalline sapphire substrate. The graphene sheet, which is grown on the Ir/sapphire substrates, can be transferred onto other insulator substrates by using an electrochemical transfer method. We previously proposed that the Ir/sapphire substrate can be used repeatedly as a substrate for graphene CVD growth after the transfer. In this study, we succeeded in the development of fabrication technologies of the Ir/sapphire substrates which have excellent re-usability in graphene CVD growth and transfer processes.

Free Research Field

グラフェンの結晶成長とデバイス応用

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、高い再利用性を持つ単結晶イリジウム／サファイア基板の作製技術を確立することができた。これをさらに研究展開し、単結晶イリジウム下地上に完全な単結晶性を持つグラフェンをCVD成長する技術が確立できれば、グラフェンの物性を100%活用できる単結晶グラフェンシートを大面積でCVD成長する技術へとつながる。サファイア基板は現状で最大6インチであり、かつ、本研究で基板再利用技術が確立されたことから、6インチのグラフェンシートを同一基板上に何回でもCVD成長させることができる技術、すなわち、高品質なグラフェンシートを大量生産する技術へと展開できる。