Fabrication of high-performance and low-power-consumption graphene FETs using substrates with ultra-fine metal patterns

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04531
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: Toshiharu Kubo 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10422338)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三好 実人 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30635199)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: グラフェン / FET / 金属凝集 / 電子ビーム露光

Outline of Final Research Achievements

Graphene has a two-dimensional structure and is expected to be a material for next-generation electronic devices. However, it is difficult to form it uniformly on insulating substrates. In this study, by forming ultra-fine structures of the Ni catalyst metal using electron beam lithography, field effect transistors (FETs) utilizing uniform graphene synthesized along the Ni patterns are fabricated. In this study, we succeeded in fabricating a fine pattern of approximately 5μm width by EB lithography. The device characteristics of the fabricated graphene FETs are good for FETs fabricated using Ni metal patterns, and further improvement of the characteristics is expected.

Free Research Field

半導体デバイス、電子材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究から、グラフェンを形成する触媒金属であるNiに対してEB露光により微細パターンを形成する方法を用いて、微細パターンに沿って結晶性の良いグラフェンを作製できることが明らかとなった。本研究ではサブミクロンの形状のものは作製できなかったが、今後微細化を進めていくことで、サブミクロン形状の良質なグラフェン膜を作製でき、制御されたグラフェンの電子物性を明らかにすることが可能であり、学術的意義は大きい。また、制御されたグラフェン膜を用いて高性能・低消費電力電子デバイスを生産することが可能であり、持続可能な社会の実現に貢献することができる。