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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Large area germanene growth on the single-crystal graphene template

Research Project

Project/Area Number 17K18224
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

鈴木 誠也  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 若手国際研究センター, ICYS研究員 (90590117)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Keywordsゲルマネン / グラフェン / X線光電子分光 / ラマン散乱分光 / 単原子層物質
Outline of Annual Research Achievements

本年度はAu/Ag/Ge/Si基板へのミリメートルスケールの単結晶グラフェン(Single crystal graphene: SCG)の転写と、加熱による界面へのGe析出を行った。X線光電子分光法(XPS)とラマン散乱分光により、SCG直下へのGe析出とゲルマネン形成について調べた。
まず従来の転写条件では大面積のSCGに剥離と破れが生じやすく、転写法の改善が必要であることが分かった。具体的な改善策として、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)溶液の濃度とスピンコート条件を変更し、SCG支持用のPMMA膜厚を従来より厚膜(約1μm)にすることでSCGの剥離と破れが低減されることが分かった。転写法の改善により、SCG/Au/Ag/Ge/Si構造の作製に成功した。
続いてSCG直下へのGe析出について調べた。加熱したSCG/Au/Ag/Ge/Siの深さ分析の結果から、SCG直下にGe析出が起こることと、Au/Ag/Geは合金層へと変化していることが分かった。その場加熱XPSにより表面のGe/Auの組成比の温度依存性を調べることで、SCG直下でもGeの析出がグラフェン無しと同様に起こることが分かった。
Ge3dのピーク形状から金属的なGeが主に析出していることが分かったが、分光器のエネルギー分解能の限界のため、析出したGeが2次元的なゲルマネンか3次元的なGe結晶かは不明であった。また、ラマン散乱分光からはGe由来となるピークが観察されなかった。本課題は最終年度であるが、放射光を使った光電子分光や波長の異なるレーザーを用いたラマン散乱分光により、析出したGeがゲルマネンかどうかを今後明らかにする。
ゲルマネンは大気中で容易に酸化するが、SCG界面に析出したGeは少なくとも25日間の大気暴露後でも金属的であり、SCGが保護膜として機能することを明らかにした。

  • Research Products

    (3 results)

All 2019 2018

All Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] 銅上CVDグラフェンにおけるTa誘起局所核生成のメカニズム2019

    • Author(s)
      鈴木 誠也,原 正則,吉村 雅満
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] タンタルによる銅板裏面への化学気相成長グラフェンの局所的核生成2018

    • Author(s)
      鈴木 誠也,鷲見 穂高,原 正則,吉村 雅満
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Atomically Thin Ge Layer Segregated through Au/Ag Films2018

    • Author(s)
      Seiya Suzuki, Tatsurou Inaba, Masamichi Yoshimura
    • Organizer
      14th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures in conjunction with 26th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-12-27  

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