超平坦SiC表面上へのプラズマ援用化学アニールによる未踏の低欠陥グラフェンの形成

• 研究課題/領域番号: 15H03902
• 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: 生産工学・加工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 有馬 健太 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10324807)
• 研究協力者: 細尾 幸平 ; 伊藤 亮太 ; 南 映希 ; 李 韶賢 ; 平野 智暉
• 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: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2016年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2015年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: グラフェン / シリコンカーバイド / プラズマ / 表面改質 / ウェットエッチング / 酸化膜 / プラズマ酸化 / SiC表面 / 構造制御 / 超平坦表面 / 生産工学 / ナノ材料 / 表面科学 / 表面 / 酸化

研究成果の概要

グラフェンは、次世代の電子デバイスにおける有望な電子材料である。グラフェンは、シリコンカーバイド（SiC）表面を真空中で高温処理して得られる。しかし、欠陥の制御が難しい。私たちは、平坦に研磨したSiC初期表面にプラズマを援用した熱処理を施すことにより、欠陥密度が低いグラフェンを得る手法を開発した。本手法の鍵は、プラズマ処理により、SiC表面上に分子層レベルのカーボン層が堆積する点にある。本研究では、SiC表面のプラズマ改質特性や、カーボン層がグラフェン形成に与える影響を調査した。

研究成果

• [雑誌論文] Chemical etching of a semiconductor surface assisted by single sheets of reduced graphene oxide (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirano Tomoki、Nakade Kazuki、Li Shaoxian、Kawai Kentaro、Arima Kenta
  • 雑誌名: Carbon 巻: 127 ページ: 681-687
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2017.11.053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Etch Pits on Germanium Surfaces Loaded with Reduced Graphene Oxide in Water (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Nakade, Tomoki Hirano, Shaoxian Li, Yusuke Saito, Daichi Mori, Mizuho Morita, Kentaro Kawai and Kenta Arima
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 78
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparative study of GeO2/Ge and SiO2/Si structures on anomalous charging of oxide films upon water adsorption revealed by ambient-pressure X-ray photoelectron spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Daichi Mori, Hiroshi Oka, Takuji Hosoi, Kentaro Kawai, Mizuho Morita, Ethan J. Crumlin, Zhi Liu, Heiji Watanabe, and Kenta Arima
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 120 号: 9 ページ: 0953061-10
  • DOI: 10.1063/1.4962202
  • NAID: 120007145772
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of metal particles on the Si etching rate with N-fluoropyridinium salts (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Otani, Kentaro Kawai, Kentaro Tsukamoto, Takabumi Nagai, Kenji Adachi, Junichi Uchikoshi, Kenta Arima, and Mizuho Morita
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 10 ページ: 1080031-3
  • DOI: 10.7567/jjap.55.108003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pit Formation, Patterning and Flattening of Ge Surfaces in O2-Containing Water by Metal-Assisted Chemical Etching (2016)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Kawase, Atsushi Mura, Yusuke Saito, Takeshi Okamoto, Kentaro Kawai, Yasuhisa Sano, Kazuto Yamauchi, Mizuho Morita, and Kenta Arima
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 75 号: 1 ページ: 107-112
  • DOI: 10.1149/07501.0107ecst
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Segregation of ions in deliquesced droplets of alkali-halide nano-crystals on SiO2 (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenta Arima
  • 雑誌名: Journal of Material Sciences & Engineering 巻: 5 号: 02 ページ: 66-66
  • DOI: 10.4172/2169-0022.c1.011
• [学会発表] Surface Modification of SiC by Plasma Oxidation to Form Graphene/SiC Structure with Low Pit Density (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Arima, R. Ito, O. Minami, K. Hosoo, Y. Sano, and K. Kawai
  • 学会等名: 45th Conference on the Physics & Chemistry of Surfaces & Interfaces
  • 国際学会
• [学会発表] プラズマ酸化を援用して形成した低欠陥密度グラフェンの構造評価とその起源 (2018)
  • 著者名/発表者名: 南映希、伊藤亮太、細尾幸平、佐野泰久、川合健太郎、有馬健太
  • 学会等名: 第23回電子デバイス界面テクノロジー研究会
• [学会発表] Plasma-assisted Oxidation of SiC Surface to Assist Forming Graphene with Low Pit Density (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryota Ito, Kohei Hosoo, Ouki Minami, Mizuho Morita, Yasuhisa Sano, Kentaro Kawai, Kenta Arima
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Surface Science
  • 国際学会
• [学会発表] Enhanced Etching of Ge Surfaces in Water by Single Flakes of Graphene Catalysts (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Nakade, T. Hirano, S. Li, K. Kawai, M. Morita and K. Arima
  • 学会等名: Symposium on Surface Science & Nanotechnology - 25th Anniversary of SSSJ Kansai -
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Carbon Overlayer on 4H-SiC Surfaces by Plasma Oxidation at near Room Temperature Followed by Wet Etching (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Hosoo, R. Ito, K. Kawai, Y. Sano, M. Morita and K. Arima
  • 学会等名: Symposium on Surface Science & Nanotechnology - 25th Anniversary of SSSJ Kansai -
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Segregation of ions in deliquesced droplets of alkali-halide nano-crystals on SiO2 (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenta Arima
  • 学会等名: International Conference and Exhibition on Materials Chemistry
  • 発表場所: Valencia, Spain
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ion Segregation in Deliquesced Droplets of Alkali Halide Nanocrystals on SiO2 Approached by both Surface Science Techniques and Electrical Characteristics (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenta Arima, Yoshie Kawai, Kentaro Kawai and Mizuho Morita
  • 学会等名: Collaborative Conference on 3D & Materials Research
  • 発表場所: Seoul, South Korea
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Pit Formation, Patterning and Flattening of Ge Surfaces in O2-Containing Water by Metal-Assisted Chemical Etching (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kawase, A. Mura, Y. Saito, T. Okamoto, K. Kawai, Y. Sano, K. Yamauchi, M. Morita, and K. Arima
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science 2016
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of Aggregated Carbon Compounds at SiO2/SiC Interface after Plasma Oxidation at Near Room Temperature (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Arima, K. Hosoo, R. Ito, N. Saito, K. Kawai, Y. Sano, and M. Morita
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science 2016
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 国際学会
• [学会発表] Atomic-Scale Analysis of Semiconductor Surfaces after Wet-Chemical Treatments Such as Cleaning and Polishing (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenta Arima, Kentaro Kawai and Mizuho Morita
  • 学会等名: BIT's 6th Annual World Congress of Nano Science & Technology -2016
  • 発表場所: Singapore
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 洗浄技術のコツ --Si表面のウェット洗浄 (2016)
  • 著者名/発表者名: 有馬健太
  • 学会等名: 第77回 応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 新潟市
  • 招待講演
• [備考] 有馬健太 ホームページ
  • URL: http://www-pm.prec.eng.osaka-u.ac.jp/kenta_arima/index.html