2013 Fiscal Year Annual Research Report
イオン液体ゲート電界印加グラフェンのバンドギャップ生成制御とナノデバイスの開発
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24310105
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
前橋 兼三 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (40229323)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | グラフェン / イオン液体 / 電界効果トランジスタ / ラマン散乱 |
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| Research Abstract |
グラフェンは完全な2次元結晶であり非常に高い移動度を有するが、バンドギャップが0であるために、高いon/off比をもったデバイスを作製することができない。本研究の目的は「イオン液体ゲート電界印加グラフェンのバンドギャップ生成制御とナノデバイスの開発」である。
まず、イオン液体を塗布し、バックゲートおよびサイドゲートを印加した状態でレーザ光を照射し、キャリア密度、及び、対称性の破れの効果をラマン分光により調べた。その結果、ゲートを印加する事によりGピーク(G-、G+)が現れた。そのピークの分裂は対称性の破れが原因だと考えられる。したがって、バンドギャップを導入することにより、バンドの対称性の乱れを反映したラマンスペクトルが得られた。
さらに、従来不可能であった絶縁基板上に直接グラフェンを成長する技術を開発した。SiO2/Si基板上に、アモルファスカーボン（a-C）および触媒及び電極となるNiを蒸着した。次に、この試料にレーザを照射することで、a-CはNiの触媒作用を受けグラフェンが形成された。また、レーザを走査することでグラフェンチャネルの形成が可能となり、グラフェンの合成と同時にデバイスを作製することができた。以上からグラフェンの合成を特徴付ける結果が得られ、さらにはFETとして動作させることに成功した。したがって、本研究では、新たなグラフェン合成手法およびデバイス作製手法として、既存の手法には無い優れた特徴を持つ手法の開発に成功し、今後その素子を利用した応用に対して有効であると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
剥離したグラフェンにソースドレイン電極、および、ゲート電極を形成した後、イオン液体を塗布したグラフェンデバイスを作製した。さらに、バックゲートおよびサイドゲートに電界を印加した状態でラマンスペクトルを測定し、グラフェンの光学的評価を測定することを可能にしたため、おおむね順調に進展しているといえる。
さらに、アモルファスカーボンからグラフェンをシリコン基板上に直接成長することに成功しているためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
イオン液体ゲートに電界を印加した状態でラマンスペクトルを測定することができたので、そのラマンスペクトルを詳細に解析し、電界を印加した状態でのグラフェンのバンド構造に反映させる。
また、シリコン基板上のグラフェンの直接成長に関しては、触媒金属の種類、アモルファスカーボンおよび触媒金属の膜厚、レーザの強度等を変化させることにより、高品質グラフェンの合成を目指す。
さらに、上記の2つを組み合わせることによって、高性能グラフェンデバイスの作製を試みる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究計画に遅れはなく、研究を進めていく上で必要に応じて研究費を施行した。当初と見込額と施行額とは異なっているが、研究計画通りに進め行く予定である。
研究計画に変更はなく、前年度の研究費を含めて予定通り研究は進めていく予定である。その際、研究推進のために必要に応じて研究費を執行していく。
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