2014 Fiscal Year Annual Research Report
独自の超平坦ＳｉＣ表面上でのＳｉ原子層エッチングによるグラフェンの低温形成
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24656101
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
有馬 健太 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10324807)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | グラフェン / シリコンカーバイド / 昇華法 / プラズマ酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単原子層の厚さを有する炭素（C）原子から成るグラフェンは、比類の無い優れた電気的性質を有するため、世界的に注目されている。シリコンカーバイド（SiC）表面を加熱する熱分解法は、グラフェンを得る有力な手法である。しかし現状では、グラフェン形成時に同時に起こる、高温条件下でのSiC表面のバンチングステップの出現や、テラス内でのピット形成により、グラフェンが本来有するはずの電気特性が得られていない。
そこで、独自の超平坦SiC表面に大気圧プラズマ処理を施すことにより、巨大なバンチングステップが無く、かつテラス部に欠陥が無い、優れた電気的性質を持つグラフェンの形成を目的として実験を開始した。
昨年度までに、SiC表面をHeベースの大気圧プラズマに曝す実験を行った。その結果、プラズマ中に含まれる微量の酸素及び水分に由来する酸化種により、SiC表面が酸化される際に、酸化膜とSiC基板の界面にモノレイヤオーダーのC原子が出現することを見出した。フッ酸浸漬により表面の酸化膜を取り除き、得られたCリッチなSiC表面を真空中においてアニールすることにより、500nmオーダーの幅を持つテラス内のピット密度が極めて低いグラフェンの形成に成功した。また、CリッチなSiC表面を初期基板とすることによって、従来のグラフェン形成温度（1250℃）よりもやや低い、1100℃においてグラフェンが形成されることを見出した。また、得られたグラフェンの電気化学的な活性を評価するための実験系を整備した。
以上の成果を踏まえ本年度は、当初予定通りに米国材料学会にて発表を行うと共に、専門誌への論文投稿や他学会への参加・登壇により、研究成果を広く公表した。
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Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Ambient-Pressure XPS Study of GeO2/Ge(100) and SiO2/Si(100) at Controlled Relative Humidity2014
Author(s)
Kenta Arima, Yoshie Kawai, Yuya Minoura, Yusuke Saito, Daichi Mori, Hiroshi Oka, Kentaro Kawai, Takuji Hosoi, Zhi Liu, Heiji Watanabe, and Mizuho Morita
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Journal Title
ECS Transactions
Volume: 64
Pages: 77-82
DOI
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[Presentation] Ambient-Pressure XPS Study of GeO2/Ge(100) and SiO2/Si(100) at Controlled Relative Humidity2014
Author(s)
Kenta Arima, Yoshie Kawai, Yuya Minoura, Yusuke Saito, Daichi Mori, Hiroshi Oka, Kentaro Kawai, Takuji Hosoi, Zhi Liu, Heiji Watanabe, and Mizuho Morita
Organizer
226th Meeting of The Electrochemical Society
Place of Presentation
Cancun, Mexico
Year and Date
2014-10-06 – 2014-10-06
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