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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Tailor-made synthesis and future development of graphene

Research Project

Project/Area Number 18H03864
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

吾郷 浩樹  九州大学, グローバルイノベーションセンター, 教授 (10356355)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 長汐 晃輔  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20373441)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords単層グラフェン / 二層グラフェン / CVD成長 / インターカレーション / 転写プロセス
Outline of Annual Research Achievements

グラフェンは炭素のみからなる原子厚みの二次元物質であり、多くの優れた物性から、光・磁気・バイオセンサー、高周波トランジスタ、フレキシブル透明電極といった幅広い応用が期待されている。本研究では、代表者が開発した「エピタキシャルCVD法」に基づき、グラフェンに関する新たな学理の構築と応用基盤技術の確立を目的として総合的な研究を展開した。
特に、エピタキシャルCVD法では、サファイア上に製膜したCu(111)膜の双晶欠陥の抑制による単層グラフェンの高品質化や結晶粒界の生成に関して研究を進め、超高品質合成に向けた多くの知見を得ることができた。
また、半導体デバイス応用や超伝導の発現などが期待される二層グラフェンについて、層数をほぼ完全に制御したテーラーメード合成法を開発した。さらに、機械学習に基づいてラマンスペクトルからツイスト角度を解析する手法を開発することに成功した。この成果は、今後のツイスト角度を制御した二層グラフェン合成に活用できると期待される。また、二層グラフェンの層間へのインターカレーションに関してもツイスト角度が大きな影響を与えることを見出すなど、非常にユニークな知見を得られ、インターカレーションにより50Ω/□を切る低抵抗の二層グラフェン電極の作製にも成功した。
グラフェンの転写に関しても、ドライ転写法に大きな進展が見られ、今後大きなインパクトを与える研究に発展する結果が得られつつある。
また、多くの研究者に単層、及び二層グラフェンを提供し、リチウムイオン電池応用等に向けた重要な知見が得られるなど、将来のより一層の発展に向けて有意義な成果を得た。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (24 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 1 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 10 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] ロスアラモス研究所(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      ロスアラモス研究所
  • [Journal Article] Machine Learning Determination of the Twist Angle of Bilayer Graphene by Raman Spectroscopy: Implications for van der Waals Heterostructures2022

    • Author(s)
      Solis-Fernandez Pablo、Ago Hiroki
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 5 Pages: 1356~1366

    • DOI

      10.1021/acsanm.1c03928

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Science of 2.5 dimensional materials: paradigm shift of materials science toward future social innovation2022

    • Author(s)
      Ago Hiroki、Okada Susumu、Miyata Yasumitsu、Matsuda Kazunari、Koshino Mikito、Ueno Kosei、Nagashio Kosuke
    • Journal Title

      Science and Technology of Advanced Materials

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1080/14686996.2022.2062576

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] CVD Growth of High-quality Graphene and Visualization of the Growth Process2022

    • Author(s)
      AGO Hiroki、TAIRA Takanobu
    • Journal Title

      Vacuum and Surface Science

      Volume: 65 Pages: 177~183

    • DOI

      10.1380/vss.65.177

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stacking Orientation-Dependent Photoluminescence Pathways in Artificially Stacked Bilayer WS2 Nanosheets Grown by Chemical Vapor Deposition: Implications for Spintronics and Valleytronics2021

    • Author(s)
      Ji Hyun Goo、Solis-Fernandez Pablo、Erklic Ufuk、Ago Hiroki
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 4 Pages: 3717~3724

    • DOI

      10.1021/acsanm.1c00192

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pinning in a Contact and Noncontact Manner: Direct Observation of a Three-Phase Contact Line Using Graphene Liquid Cells2021

    • Author(s)
      Hirokawa Sota、Teshima Hideaki、Solis-Fernandez Pablo、Ago Hiroki、Li Qin-Yi、Takahashi Koji
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 37 Pages: 12271~12277

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.1c01589

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coupling and Decoupling of Bilayer Graphene Monitored by Electron Energy Loss Spectroscopy2021

    • Author(s)
      Lin Yung-Chang、Motoyama Amane、Solis-Fernandez Pablo、Matsumoto Rika、Ago Hiroki、Suenaga Kazu
    • Journal Title

      Nano Letters

      Volume: 21 Pages: 10386~10391

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.1c03689

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Polymorphic Phases of Metal Chlorides in the Confined 2D Space of Bilayer Graphene2021

    • Author(s)
      Lin Yung‐Chang、Motoyama Amane、Kretschmer Silvan、Ghaderzadeh Sadegh、Ghorbani‐Asl Mahdi、Araki Yuji、Krasheninnikov Arkady V.、Ago Hiroki、Suenaga Kazu
    • Journal Title

      Advanced Materials

      Volume: 33 Pages: 2105898~2105898

    • DOI

      10.1002/adma.202105898

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 2次元物質から2.5次元物質科学へ2021

    • Author(s)
      吾郷 浩樹
    • Journal Title

      応用物理

      Volume: 90 Pages: 617~622

    • DOI

      10.11470/oubutsu.90.10_617

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] グラフェン超薄膜を用いた高機能汎用型光学素子の開発2022

    • Author(s)
      三石郁之, 柏倉一斗, 丹羽由実, 小川ともよ, 廣田翠, 田原譲, 北浦良, パブロ・ソリス-フェルナンデス, 河原憲治, 吾郷浩樹, 谷口卓郎, 野本憲太郎, 小高大樹
    • Organizer
      第22回宇宙科学シンポジウム
  • [Presentation] Bilayer graphene: CVD growth, machine learning-based analysis, and intercalation2022

    • Author(s)
      Ago Hiroki
    • Organizer
      The 9th International Workshop on 2D Materials
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] From two-dimensional materials to 2.5-dimensional materials science(二次元物質から2.5次元物質科学へ)2022

    • Author(s)
      吾郷浩樹
    • Organizer
      第62回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Machine learning determination of the twist angle of bilayer graphene by Raman spectroscopy2022

    • Author(s)
      Solis-Fernandez Pablo, Ago Hiroki
    • Organizer
      第62回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [Presentation] 2.5-Dimensional Materials Science: Controlled Growth, Integration, and Applications of Graphene and h-BN2022

    • Author(s)
      Ago Hiroki
    • Organizer
      ISPlasma2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] EU Graphene Flagship, 2D Experimental Pilot Line (2D-EPL) workshop "Pioneering 2D materials for the semiconductor industry"2021

    • Author(s)
      Ago Hiroki
    • Organizer
      Controlled CVD Growth of High-Quality 2D Layered Materials for Electronic and Photonic Applications
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Controlled synthesis and functionalization of 2D materials for future applications2021

    • Author(s)
      Ago Hiroki
    • Organizer
      Device science of 2D organic and inorganic materials: from fundamentals to applications
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Controlled synthesis and modifications of 2D materials for electronic applications2021

    • Author(s)
      Ago Hiroki
    • Organizer
      2DMAT2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 2.5 dimensional materials: new frontier of atomic layers2021

    • Author(s)
      Ago Hiroki
    • Organizer
      SSDM2021 (2021 International Conference on Solid State Devices and Materials)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Comparison between high harmonic generation in metallic single-walled carbon nanotubes and graphene2021

    • Author(s)
      Hiroyuki Nishidome, Kohei Nagai, Kento Uchida, Kenji Kawahara, Junko Eda, Hitomi Okubo, Yohei Yomogida, Hiroki Ago, Koichiro Tanaka, Kazuhiro Yanagi
    • Organizer
      第61回FNTG総合シンポジウム
  • [Presentation] イオンゲルを用いて電気化学ドーピングした単層グラフェンのラマン散乱分光による評価2021

    • Author(s)
      犬飼大樹, 小山 剛史,河原 憲治,吾郷 浩樹,岸田 英夫
    • Organizer
      2021年 第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 二次元物質の高品質CVD成長とデバイス応用への展開2021

    • Author(s)
      吾郷浩樹
    • Organizer
      第30回 ポリマー材料フォーラム
    • Invited
  • [Presentation] 二次元物質のCVD成長と機能化2021

    • Author(s)
      吾郷浩樹
    • Organizer
      日本学術振興会 分子系の複合電子機能第181委員会
    • Invited
  • [Presentation] Bilayer graphene: CVD growth, machine learning-based analysis, and intercalation2021

    • Author(s)
      Ago Hiroki
    • Organizer
      11th Asian Nanomaterials symposium (A3 Symposium )
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      https://www.gic.kyushu-u.ac.jp/ago/

URL: 

Published: 2022-12-28  

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