2012 Fiscal Year Research-status Report
基板微細加工を援用した選択的結晶成長によるグラフェンのナノ物性制御
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23560003
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
吹留 博一 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (10342841)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川合 祐輔 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20451536)
小嗣 真人 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (60397990)
米田 忠弘 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30312234)
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| Keywords | グラフェン / SiC / Si基板 / 微細加工 |
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| Research Abstract |
前年度に行なったSi(100)基板微細加工を援用したグラフェンの位置選択的エピタキシャル成長に関する研究結果を基に、「位置選択的にエピ成長させたグラフェンのナノ構造制御」を目的とした研究を行なった。この目的を達成するために、次の二つの項目、（項目１）グラフェンの積層構造の低速電子顕微鏡（LEEM）・原子間力顕微鏡観察、及び、（項目２）グラフェン/SiC界面化学構造の光電子顕微鏡（PEEM）による観察、を実施した。
（項目１）微細加工基板上に露出した微視的なSi(100)及びSi(111)面上に作成した、グラフェン/SiC(100)/Si(111)及びグラフェン/SiC(111)/Si(111)の積層構造を、LEEMを用いた顕微低速電子回折（micro-LEED）により調べた。その結果、(111)上ではグラフェンはBernal積層をとることが明らかとなった。これに対して、(100)上では、グラフェンは非Bernal積層を取ることが明らかとなった。このような微視的な面上での積層構造は、対応するベタ膜（微細加工無し基板）での積層構造と同じである。
（項目２）微細加工基板上に露出した微視的なグラフェンの界面化学構造を、光電子顕微鏡を持ちいて、微視的に（空間分解能：70nm程度）調べた。その結果、グラフェン/SiC(111)界面には、バッファー層が形成されることが明らかとなった。それに対して、グラフェン/SiC(100)界面にはバッファー層が形成されないことが明らかとなった。このような微視的な面上での界面化学構造は、対応するベタ膜（微細加工無し基板）での界面化学構造と同じである。このバッファー層がグラフェンのエピ成長のテンプレートして働くと考えると、この界面化学結合の変調が、上で述べた積層構造の変調をもたらすと考えることが出来る。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
（平成23年度）Si(100)基板微細加工を援用したグラフェンの位置選択的エピタキシャル成長を実現するために、三つの研究細目「Si(100)の基板の微細加工」、「微細加工Si基板上へのSiC薄膜形成技術の確立」「微細加工Si基板上に成膜したSiC表面のグラフェン化」を実施した。全ての項目の遂行に成功し、無事、当該年度の実施計画を完遂することが出来た。
（平成24年度）「位置選択的にエピ成長させたグラフェンのナノ構造制御」
を目的とした研究を行なった。この目的を達成するために、次の二つの項目、「グラフェンの積層構造の微視的観察」、及び、「グラフェン/SiC界面化学構造の微視的観察」、を実施し、無事、当該年度の実施計画を完遂することが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成23年度及び平成24年度の研究計画は、全て実施・完遂することが出来た。よって、今後の計画は、当初の計画通りに行なう。平成25年度は、「位置選択的にエピ成長させたグラフェンのナノ物性制御」を目的とした研究を行なう。その為に、次の二つの研究細目を実施する：（１）グラフェンのバンド分散の微視的測定、（２）グラフェンのナノスケール電気伝導の微視的な測定。これらの細目は、平成23年度及び平成24年度で得られた研究結果を有効活用して、効率的に進める。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度の使用計画は、今後の推進の方策の所で述べたような当初の研究計画内容に沿うものとする。但し、次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成25年度請求額とあわせ、次年度に計画している研究の遂行に使用する予定である。
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Research Products
(12 results)
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[Presentation] Operando Analysis of Graphene Transistor by Soft X-ray 3D Scanning Photoelectron Microscopy2012
Author(s)
H. Fukidome, N. Nagamura, K. Horiba, S. Toyoda, S. Kurosumi, T. Shinohara, T. Ide,M. Suemitsu, K. Nagashio, A. Toriumi, and M. Oshima
Organizer
ISGD-3（3rd Internatinal Symposium on Graphene Devices
Place of Presentation
(Paris, France)
Year and Date
20121105-20121105
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[Presentation] Definite Observation of Interfacial Charge Transfer in Graphene Transistor by Using Soft X-ray 3D Scanning Photoelectron Microscopy2012
Author(s)
H. Fukidome, N. Nagamura, K. Horiba, S. Toyoda, S. Kurosumi, T. Shinohara, T. Ide,M. Suemitsu, K. Nagashio, A. Toriumi, and M. Oshima
Organizer
SSDM (2012 International Conference on Solid State Devices and Materials)
Place of Presentation
京都
Year and Date
20120925-20120925
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[Presentation] Modulation of Electronic and Vibrational Properties of Epitaxial Graphene by Spatially Confining Eptaxy2012
Author(s)
H. Fukidome, Y. Kawai, F. Fromm, M. Kosugi, T. Ide, T. Ohkouchi, H. Miyashita, Y. Enta, T. Kinoshita, T. Seyller, M. Suemitsu
Organizer
VAS14(14th International Conference on Vibrations at Surfaces)
Place of Presentation
神戸
Year and Date
20120924-20120924
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[Presentation] Control of Electronic and Structural Properties of Epitaxial Graphene on 3C-SiC/Si and Its Device Applications2012
Author(s)
Hirokazu Fukidome, Masato Kotsugi, Takuo Ohkouchi, Akitaka Yoshigoe, Yuden Teraoka, Yoshiharu Enta, Toyohiko Kinoshita, Tetsuya Suemitsu, Taiichi Otsuji, Maki Suemitsu
Organizer
2012 MRS Spring Meeting
Place of Presentation
(San Francisco, USA)
Year and Date
20120409-20120409
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[Presentation] Spatial Confinement of Epitaxy of Graphene on Microfabricated SiC to Suppress Thickness Variation
Author(s)
H. Fukidome, T. Ide, H. Handa, Y.Kawai, F. Fromm, M. Kotsugi, T. Ohkouchi, H. Miyashita, Y. Enta, T. Kinoshita, Th. Seyller, M.Suemitsu
Organizer
AVS 59th International Symposium & Exhibition
Place of Presentation
（Tampa, USA）
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