2020 Fiscal Year Annual Research Report
グラフェンの乱層構造に起因する特異物性の研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity |
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| Project/Area Number |
19H04545
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
小林 慶裕 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30393739)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | グラフェン / 乱層積層 / 酸化グラフェン / 超高温プロセス / キャリア輸送特性 / 歪センサ / 吸収分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、積層方向の周期性が乱れた乱層構造をもつ多層グラフェンを合成し、そこから単層グラフェンに類似した優れた物性を引き出すことを目的とする。バルクスケールでの物性計測や応用展開を可能とするため、自立して超高温処理が可能なグラフェン積層体を大量合成可能な酸化グラフェン（GO）から作製した。作製には、凍結乾燥を利用した高空隙スポンジ状GOに加え、層間相互作用を制御したGO堆積膜の２つのアプローチで取り組んだ。スポンジ状GOから得られる多孔質グラフェンを利用して歪センサを構成し、その特性を検証した。超高温処理で欠陥密度を低減したことにより、歪センサの性能指標であるゲージファクタ（GF値）は従来の化学還元GOと比較して著しく向上した。さらにGOにカーボンナノチューブを添加すると機械的な耐久性が改善されることも見出した。ナノダイヤモンドをスペーサ材料として添加した濾過法によって緻密な自立堆積膜を作製した。スペーサ添加による層間隔制御効果をX線回折法で解析し、層間隔のランダム化を明らかにした。乱層グラフェンの光学特性解析に着手し、GOの熱処理で作製した多層・乱層グラフェンの吸収分光をおこなった。可視から遠赤外に至る広いエネルギー範囲で一定の吸光度となることを明らかにし、乱層構造での直線状の分散関係から期待される効果を実証した。キャリア輸送解析に適した絶縁物基板上の薄膜試料として、グラフェンテンプレート上にCVD法で低欠陥・乱層構造グラフェン薄膜を作製した。様々な条件での成長挙動解析から欠陥密度の低減やドメイン領域の拡大にむけた成長機構を提案した。得られたグラフェン試料でのキャリア輸送特性を磁場を印加した低温で計測し、弱局在によるホール抵抗変化を観測した。さらに、位相緩和長や弾性散乱長を解析し、ドメイン境界や欠陥密度で制限されていることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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