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グラフェンの誘電体被覆によるドーピング制御と光学素子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 13J10897
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関豊田工業大学

研究代表者

鈴木 誠也  豊田工業大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードグラフェン / ドーピング / シリコンモノオキサイド / 電界効果トランジスタ / 誘電体 / 化学気相成長
研究実績の概要

研究の基盤となるグラフェンの合成では、化学気相成長中に故意に大気を導入するというアイディアで、直径2.5 mmという世界レベルのサイズで、かつ高結晶性の単結晶成長に成功した。また、大気導入が合成段階のどのプロセスで有効に働くかを詳細に調べ、酸素分子の効果を含めたメカニズムに関する提案を行った。
この高結晶性の単結晶グラフェンを用いて、誘電体被覆を行った。誘電体被覆にはシリコンモノオキサイド(SiO)の真空蒸着を用いており、前年度の結果でグラフェンへ欠陥が導入されないことを確認している。
ドーピング量の計測にはグラフェン電界効果トランジスタ(FET)の電気計測を用いた。通常のリソグラフィを用いたデバイス作製ではレジスト残渣によるドーピングの影響が排除出来ないため、シャドウマスク(穴径:45 μm、間隔125 μm)を用いたNiの真空蒸着による電極のパターニングを行った。また、大気中の吸着分子の影響を排除するため、電子顕微鏡中で作動するナノプローバーを用いて真空中での電気計測を行い、再現性良いFET測定を実現した。
電気計測の結果、SiOx膜 (屈折率~2.0) をグラフェン上に形成することで約5V (SiO2ゲート酸化膜90 nm)のnドープが起こることを電気計測により明らかにした。
蒸着レートによるSiOx膜の組成(SiとO)制御が出来ることは屈折率測定により確認しているが、組成制御によるドープ制御が今後の課題である。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Threefold atmospheric-pressure annealing for suppressing graphene nucleation on copper in chemical vapor deposition2014

    • 著者名/発表者名
      Seiya Suzuki, Takashi Nagamori, Yuki Matsuoka and Masamichi Yoshimura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 53 号: 9 ページ: 095101-095101

    • DOI

      10.7567/jjap.53.095101

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nondegradative Dielectric Coating on Graphene by Thermal Evaporation of SiO2013

    • 著者名/発表者名
      Seiya Suzuki, Chien-Chung Lee, Takashi Nagamori, Thomas R. Schibli, and Masamichi Yoshimura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 52 号: 12R ページ: 125102-125102

    • DOI

      10.7567/jjap.52.125102

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 微量大気導入によるCVD グラフェン の低密度成長2014

    • 著者名/発表者名
      S. Suzuki, K. Kiyosumi, T. Nagamori, and M. Yoshimura
    • 学会等名
      第75 回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nucleation Suppression in CVD Growth of Graphene on Cu by High Pressure Pre-Annealing2013

    • 著者名/発表者名
      Seiya Suzuki, Takashi Nagamori, Yuki Matsuoka, Masamichi Yoshimura
    • 学会等名
      2013 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Boston, Massachusetts
    • 年月日
      2013-12-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effect of High Pressure Pre-Annealing on Graphene Growth on Copper by Chemical Vapor Deposition2013

    • 著者名/発表者名
      Seiya Suzuki, Takashi Nagamori , Yuki Matsuoka, and Masamichi Yoshimura
    • 学会等名
      The 45^th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 発表場所
      大阪大学大阪大学会館
    • 年月日
      2013-08-06
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 豊田工業大学 表面科学研究室

    • URL

      http://www.toyota-ti.ac.jp/Lab/Zairyo/surface/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.toyota-ti.ac.jp/Lab/Zairyo/surface/index.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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