2024 Fiscal Year Annual Research Report
Development of transfer-less fine pattern formation and electrode connection method for graphene on an insulating substrate and evaluation in nano-meter scale
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21K04844
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
田中 秀吉 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 研究センター長 (40284608)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 仁 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 准教授 (60359099)
富成 征弘 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 研究員 (90560003) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | グラフェン / CVD / 基板上反応 / テンプレート / SPM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに試作した、各種ラインパターンからなるテンプレート試作用フォトマスクを使って、触媒機能を持つCu薄膜およびNi薄膜からなるテンプレートをサファイア基板上にリフトオフプロセスを組み合わせることによって作成した。さらに、これらの技術をもとにCu、Niからなるラインパターンを同一基板上に交差させるように積層形成するプロセスを確立し、本研究課題の達成目標のひとつである「複合型CVDテンプレート」の作成技術構築に一定の目処がたった。続いて、この複合型CVDテンプレートを後熱処理することで、テンプレートパターンの重ね合わせ部分を局所的に合金化するための条件探索を行った。その結果、サファイア基板上でCuとNiを合金化する際の様態は重ね合わせの順番やそれぞれの膜厚によって大きく異なり、安定した複合型テンプレートの作成にはまずNiパターンをサファイア基板上に形成し、その後に十分な厚みを持ったCuパターンを形成することが重要であるという結論に至った。得られた知見をもとに作成されたCu、Ni、CuNiからなるパターンがひとつの基板に集積されたテンプレートを使ってCVDプロセスを行い、グラフェン回路の成膜を試みたが、すべてのテンプレート上で同一クオリティのグラフェンを一様に形成させるまでには至らなかった。これは、テンプレートとする金属種によってグラフェンが形成される条件は大きく異なることが原因と考えられ、それぞれの部材に最適化されたCVDプロセスを同一基板に対して逐次的に実施するなどの対応が必要であることを示唆している。CVDプロセス後にグラフェン下のCu部材を取り除くための試行実験として実施したCuのみで形成されたテンプレートを超高真空下で加熱する実験から、10-6Pa以下の圧力下にて1000℃程度の加熱を行うことで比較的容易に基板上のパターンを除去できることを確認した。
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