2017 Fiscal Year Annual Research Report
原子薄膜デバイスに資する単結晶巨大グラフェンの創製と位置制御
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of Atomic Layer Systems |
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| Project/Area Number |
16H00917
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
吾郷 浩樹 九州大学, グローバルイノベーションセンター, 教授 (10356355)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / グラフェン / マイクロ・ナノデバイス / 結晶成長 / 触媒・化学プロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
極めて高いキャリア移動度や光透過性、そしてフレキシビリティなどユニークな特徴を有するグラフェンは、透明電極、タッチパネル、センサー、半導体デバイスなど多様な応用が期待されている二次元原子膜である。高い移動度などのグラフェン本来の優れた特性を得るためには、結晶粒界をもたない単結晶のグラフェンを大面積に合成する技術の開発が必要である。
本研究は巨大な単結晶グラフェンのグレインを位置選択的に合成する手法を開発するとともに、高結晶性単層グラフェンをはじめとした二次元原子膜を本領域内の研究者に提供して活発な共同研究を行うことで新たな学術領域と成果を創出することを目的として研究を行った。
数mmの穴の開いたニッケルマスクを銅箔上に設置することで、穴の位置だけに選択的に単結晶グラフェンを核生成させる技術を開発した。これにより、位置選択的なグラフェンの核成長が可能となり、エッチング等のプロセスを用いることなく、より高度に形状を制御したグラフェンの創出につなげられた。
当該研究者はこれまでサファイア上に堆積させたCu(111)薄膜を用いる「エピタキシャルCVD法」というオリジナルな手法を開発してきた。ニッケルマスク法をこのCVD法に応用することで、4インチの大面積でグラフェンのパターン成長ができるようになった。さらに、この手法をデバイス作製プロセスに適用することで、リソグラフィ技術を用いずにグラフェンのデバイスアレーを作製することに成功した。
これまで問題となっていたサファイア上のCu(111)薄膜に存在する双晶欠陥に関しても研究を進め、この双晶欠陥を抑制する手法に目途をつけつつある。その他にもグラフェンの結晶粒界の可視化に関して新たな方法の開発にも成功した。
上記の高品質グラフェンの提供やサンプル測定などに関して、領域内の17チームと共同研究を行い、本学術領域の推進に大きな貢献をすることができた。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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