2013 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 / 基板微細加工 / ナノスケール制御 |
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| Research Abstract |
本研究では、「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」を目的として研究を遂行した。この目的遂行のために、三つの細目を実施した；１）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、２）Si(100)基板微細加工の援用による選択エピ成長させたグラフェンのナノ構造制御３）Si(100)基板微細加工の援用による選択エピ成長させたグラフェンのナノ物性制御。23年度には細目１）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施し、24年度には細目２）Si(100)基板微細加工の援用による選択エピ成長させたグラフェンのナノ構造制御を実施した。これら二つの細目を滞りなく実施することが出来た。その上で、平成25年度に細目３）Si(100)基板微細加工の援用による選択エピ成長させたグラフェンのナノ物性制御を行った。本細目の実施においては、主として顕微Raman分光光電子顕微鏡及びを用いて実施した。顕微Raman分光により、(100)面上のグラフェンが光デバイス応用に適した金属性グラフェンであること、一方、(111)面上グラフェンが電子デバイス応用に適した半導体性グラフェンであることを明らかにした。光電子顕微鏡観察結果から、グラフェンの仕事関数（フェルミ準位）は、(100)面と(111)面の境界領域で変化することを明らかにした。このことは、この境界領域で電荷移動、すなわち、ドーピングが起こっていることを新たに発見した。以上のこれまでの結果から、基板微細加工の援用により応用デバイスの種別に適切な構造・物性を有するグラフェンの作り分け法を確立した。このような結果は、グラフェンの電子・光集積デバイスへの応用における根幹技術となることが期待される。
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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
本研究では、「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」を目的として研究を遂行した。この目的遂行のために、三つの細目を実施した；
１）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
２）Si(100)基板微細加工の援用による選択エピ成長させたグラフェンのナノ構造制御
３）Si(100)基板微細加工の援用による選択エピ成長させたグラフェンのナノ物性制御
これら三つの細目に関して、全て実施することに成功した。更には、新たにフェルミ準位の制御が可能であることをも見出した。しかも、これらの研究から派生して、これらのグラフェンを用いたデバイス応用への着手や光物性応答に関する基礎研究の推進にも代表者らは成功している。
以上のことから、本研究は当初の目標に加え更なる研究の進展を果たしたことから、１）当初の計画以上に進展している、と判断することが出来る。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度は、平成25年度にその可能性が見出されたフェルミ準位の制御に注力し、微細加工基板に成長させたグラフェンのフェルミ準位（ドーピング）のナノスケールでの変化を解明することを基本方策とする
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
25年度に、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（バンド）を解析する予定であったが、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（バンド）を制御の結果に追加すべき事項（フェルミ準位）が生じたため、計画を変更し、フェルミ準位の解析を行うこととしたため、未使用額の生じた。
フェルミ準位の解析を次年度に行うこととし、未使用額はそれに関連する経費に充てることとした。
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[Journal Article] Site-Selective Epitaxy of Graphene on Si Wafers2013
Author(s)
Hirokazu Fukidome, Yusuke Kawai, Hiroyuki Handa, Hiroki Hibino, Hidetoshi Miyashita, Masato Kotsugi, Takuo Ohkouchi, Myung-Ho Jung, Tetsuya Suemitsu, Toyohiko Kinoshita, Taiichi Otsuji, Maki Suemitsu
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Journal Title
Proceedings of the IEEE
Volume: 101
Pages: 1557 - 1566
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Microscopic Control of structural and electronic properties of graphene by growing on SiC thin film on a microfabricated Si substrate2013
Author(s)
H. Fukidome, T. Ide, Y. Kawai, M. Suemitsu, T. Ohkouchi, M. Kotsugi, T. Kinoshita, T. Shinohara, N. Nagamura, S. Toyoda, K. Horiba, M. Oshima
Organizer
Graphene Week 2013
Place of Presentation
Chemniz, Germany
Year and Date
20130604-20130604
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