二次元原子薄膜の材料物性とデバイス特性を繋ぐオペランド顕微光電子分光

• 研究課題/領域番号: 15H03560
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 吹留 博一 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (10342841)
• 研究分担者: 末光 眞希 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00134057)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2015年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
• キーワード: オペランド / X線 / グラフェン / 二次元原子薄膜 / トポロジカル絶縁体 / 光電子分光 / 顕微 / トランジスタ / 顕微分光

研究成果の概要

材料物性とデバイス特性のギャップがグラフェンをはじめとする2D原子薄膜デバイスの高性能化を阻んでいる。このギャップを解消すべく、研究代表者らは、デバイスの表面・界面電子状態の微視的観察を可能とするオペランド顕微X線の分光の開拓およびそれを用いた学理に基づくデバイスの研究開発を行った。その結果、電圧印加下でのデバイスの電子状態を高空間分解能（70 nm）でX線を用いて観察する手法を確立することが出来た。このオペランド顕微X線分光を用いて、新規なグラフェン・トランジスタの開発、二硫化モリブデントランジスタの微視的な電子状態観察、さらには、トポロジカル絶縁体デバイスへ研究を展開した。

研究成果

• [国際共同研究] Karunya University(インド)
• [国際共同研究] Kwangwoon University(韓国)
• [雑誌論文] Fabrication of Multi-Layer Bi2Se3 Devices and Observation of Anomalous Electrical Transport Behaviors (2017)
  • 著者名/発表者名: G. Venugopal, G.-H. Park, M. Suemitsu and H. Fukidome
  • 雑誌名: Materials Science in Semiconductor Processing 巻: 68 ページ: 128-132
  • DOI: 10.1016/j.mssp.2017.06.010
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Solution-based formation of high-quality gate dielectrics on epitaxial graphene by microwave-assisted annealing (2017)
  • 著者名/発表者名: Kwan-Soo Kim, Goon-Ho Park, Hirokazu Fukidome, Tetsuya Suemitsu, Taiichi Otsuji, Won-Ju Cho, Maki Suemitsu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 6S1 ページ: 06GF09-06GF09
  • DOI: 10.7567/jjap.56.06gf09
  • NAID: 210000147883
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Suppression of supercollision carrier cooling in high mobility graphene on SiC(0001) (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Someya, Hirokazu Fukidome, Hiroshi Watanabe, Takashi Yamamoto, Masaru Okada, Hakuto Suzuki, Yu Ogawa, Takushi Iimori, Nobuhisa Ishii, Teruto Kanai, Keiichiro Tashima, Baojie Feng, Susumu Yamamoto, Jiro Itatani, Fumio Komori, Kozo Okazaki, Shik Shin, and Iwao Matsuda
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 95 号: 16 ページ: 165303-165303
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.165303
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of nanoscopic charge-transfer region at metal/MoS2 interface (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Suto, G. Venugopal. K. Tashima, N. Nagamura, K. Horiba, M. Suemitsu, M. Oshima, and H. Fukidome
  • 雑誌名: Materials Research Express 巻: 3 号: 7 ページ: 075004-075004
  • DOI: 10.1088/2053-1591/3/7/075004
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] オペランド顕微X線分光による二次元電子系電子デバイスの動作機構の定量的解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吹留博一
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会「その場観察研究部会」
  • 招待講演
• [学会発表] Quantification of Surface Electron Trapping of GaN Transistors by Using Operando Soft X-ray Photoelectron Nanospectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Fukidome, K. Omika, Y. Tateno, T. Kouchi, T. Komatani, N. Nagamura, S. Konno, Y. Takahashi, M. Kotsugi, K. Horiba, M. Suemitsu, M. Oshima
  • 学会等名: ISSS-8
  • 国際学会
• [学会発表] 二次元電子系のオペランド顕微分光 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吹留博一
  • 学会等名: 顕微ナノ材料研究会
  • 発表場所: 東京理科大学、東京
  • 招待講演
• [学会発表] オペランド顕微分光を用いた高速グラフェン・トランジスタの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吹留博一
  • 学会等名: SPring-8先端デバイス研究会
  • 発表場所: 品川APセンター、東京
  • 招待講演
• [学会発表] グラフェン関連物質のオペランド顕微分光 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吹留博一
  • 学会等名: SPring-8成果報告会
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都、京都
  • 招待講演
• [学会発表] Operando spectromicroscopy on graphene transistors (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Fukidome
  • 学会等名: Global Graphene Forum
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] オペランド顕微X線分光を用いた次世代高速トランジスタの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吹留博一
  • 学会等名: 資源・素材学会
  • 発表場所: 岩手大学、岩手
  • 招待講演
• [学会発表] 二次元原子薄膜は使えるのか？ (2016)
  • 著者名/発表者名: 吹留博一
  • 学会等名: セミコンファレンス（電気化学会東北支部）
  • 発表場所: 浅虫温泉、青森
  • 招待講演
• [学会発表] オペランド顕微分光を用いた二次元電子系デバイスの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吹留博一
  • 学会等名: 第36回表面科学会講演大会、名古屋国際会議場、2016.11.29.
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] オペランド顕微分光を用いた電子状態の変調の可視化による先端デバイス開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吹留博一
  • 学会等名: 理化学研究所放射光連携ワークショップ「空間階層構造の可視化と物質科学研究」
  • 発表場所: JPタワー、東京
  • 招待講演
• [学会発表] Operando Analysis of Field-Effect of Graphene Transistors (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Fukidome
  • 学会等名: EMN 2015
  • 発表場所: Phuket, Thailand
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 動作しているデバイスの電子状態の顕微分光法の開拓と学理に基づく二次元電子系デバイスの研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吹留博一
  • 学会等名: 平成27年度石田實記念財団研究奨励賞受賞講演会
  • 発表場所: 青葉記念会館、仙台市
  • 招待講演
• [学会発表] Operando nanospectroscopy to designate high-performance graphene transistors (2015)
  • 著者名/発表者名: 吹留博一
  • 学会等名: 日本MRS学会
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館、横浜市
  • 招待講演
• [図書] 講談社ブルーバックス『すごいぞ！身の回りの表面科学』 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吹留博一（分担執筆）
  • 総ページ数: 272
  • 出版者: 講談社
• [備考]
  • URL: http://www.suemitsu.riec.tohoku.ac.jp/
• [備考] 末光・吹留研究室ホームページ
  • URL: http://www.suemitsu.riec.tohoku.ac.jp/
• [産業財産権] 半導体装置 (2016)
  • 発明者名: 末光真希、吹留博一、舘野泰範、岡田政也
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、住友電気工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-242417
  • 出願年月日: 2016-12-14
• [産業財産権] 積層体および電子素子 (2016)
  • 発明者名: 末光真希、吹留博一、舘野泰範、岡田政也
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、住友電気工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-234445
  • 出願年月日: 2016-12-01
• [産業財産権] グラフェントランジスタおよびその製造方法 (2016)
  • 発明者名: 末光真希、吹留博一、舘野泰範、岡田政也
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、住友電気工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-234207
  • 出願年月日: 2016-12-01
• [産業財産権] 半導体装置 (2016)
  • 発明者名: 末光真希、吹留博一、舘野泰範、岡田政也
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、住友電気工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-217291
  • 出願年月日: 2016-11-07
• [産業財産権] SiC構造体およびその製造方法並びに半導体装置 (2016)
  • 発明者名: 末光真希、吹留博一、長澤弘幸、舘野泰範
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、住友電気工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-172296
  • 出願年月日: 2016-09-02
• [産業財産権] グラフェントランジスタおよびその製造方法 (2016)
  • 発明者名: 末光真希、吹留博一、長澤弘幸、舘野泰範
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、住友電気工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-141610
  • 出願年月日: 2016-07-19
• [産業財産権] 半導体装置 (2016)
  • 発明者名: 舘野泰範、末光眞希、吹留博一
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、住友電気工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-058450
  • 出願年月日: 2016-04-21
• [産業財産権] 半導体装置 (2016)
  • 発明者名: 舘野泰範、末光眞希、吹留博一
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、住友電気工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-058449
  • 出願年月日: 2016-04-21
• [産業財産権] 積層体 (2016)
  • 発明者名: 三橋史典、舘野泰範、末光眞希、吹留博一
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、住友電気工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-083869
  • 出願年月日: 2016-04-19
• [産業財産権] 積層装置 (2016)
  • 発明者名: 三橋史典、舘野泰範、末光眞希、吹留博一
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、住友電気工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-083868
  • 出願年月日: 2016-04-19
• [産業財産権] 電子素子及び製造法 (2016)
  • 発明者名: 舘野泰範、末光眞希、吹留博一、長澤弘幸
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、住友電気工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-036122
  • 出願年月日: 2016-02-26
• [産業財産権] 電子素子及び製造法 (2016)
  • 発明者名: 舘野泰範、末光眞希、吹留博一、長澤弘幸
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、住友電気工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-036123
  • 出願年月日: 2016-02-26
• [産業財産権] 電子素子及び製造法 (2016)
  • 発明者名: 舘野泰範、末光眞希、吹留博一、長澤弘幸
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、住友電気工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-036124
  • 出願年月日: 2016-02-16