2019 Fiscal Year Annual Research Report
歪みエンジニアリングによるフォノンダイナミクス制御とデバイス展開
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19H02082
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
有江 隆之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80533017)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 和郎 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主幹研究員 (30315163)
中山 健吾 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 研究員 (00736275)
村上 修一 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主幹研究員 (70359420)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 熱フォノン / グラフェン / 歪み |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、二次元原子層内の電気・熱特性への歪みによる影響を明らかにするため、歪みを制御して印加しながら熱電特性、熱伝導特性を計測可能なデバイス設計と計測法の確立を第一の目的として研究を進めた。2019年度は二次元原子層の面内温度を高精度で可視化可能となるようラマン分光装置の改造を行った。また、基板に作製した細孔上に多層グラフェンを配置し、孔内外に圧力差を設けてグラフェンに印加した歪みを原子間力顕微鏡、ラマン分光装置を用いて評価した。光学的手法により得られた知見と機械的手法に得られた知見を組み合わせることで、グラフェンの機械特性を詳細に計測することが可能となった。例えば使用した機械剥離多層グラフェンにおいて、ラマンGバンドピークの歪みに対する波数変化は-56.8cm-1/%であった。また得られた応力-歪み曲線からグラフェンのヤング率は780GPaと見積もられた。
さらに歪みを印加しながら電気特性が計測可能なデバイスが作製できるように、新たに転写治具を作製し、化学気相成長法により作製したグラフェンに歪みを印加したまま基板上に転写した。治具上では歪みが十分に印加されていたにも関わらず、基板上に配置した後では歪みの大部分が緩和されており、基板の表面修飾等、さらなる対応が必要であることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年度終盤に立て続けに予期せぬ装置のトラブルに見舞われ、当初予定していた電界制御による歪み印加デバイスの作製は完了しなかった。さらに歪みを印加したままの状態による転写、デバイス作製は実現できておらず、少し遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度初めには装置も復旧し既に基板加工は完了している。今後はこの基板上にグラフェンを設置し、歪みを精密に印加することによる熱特性の変化を計測する。層数や結晶性によって歪みがどのように熱特性に影響を与えるかを実験と数値計算から検証する。今後の熱デバイス作製への知見として重要な、層間の熱伝導についても検討する。一方熱電特性においては、基板上に歪みを印加したままのグラフェンを配置し、熱電特性の向上を明らかにする。
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