グラフェンヒートスプレッダーの開発を目的としたグラフェン－基板界面効果の解明

• 研究課題/領域番号: 15K17987
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: Wang Haidong 九州大学, 工学研究院, 助教 (30729405)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: suspended graphene / thermal conductivity / substrate effect / heat spreader / width dependence

研究成果の概要

グラフェンは極めて高い熱伝導率を有し，電子デバイスのヒートスプレッダーとしての利用が期待されている．しかし，グラフェンの熱輸送性質は界面効果の影響を大きく受け，性能が大きく低下する可能性がある，その界面効果の定量的に明らかにすることが必要．本研究は，T型とH型MEMSデバイスを利用して，単層懸架グラフェンリボンの熱伝導率を計測しました．基板を支えるグラフェンより，懸架グラフェンの熱伝導率は非常に高い，2000W/mK以上です．グラフェン界面フォノン散乱の重要な影響を解明しました．

研究成果

• [雑誌論文] Width depended intrinsic thermal conductivity of suspended monolayer graphene (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang H D, Kurata K, Fukunaga T, Zhang X, Takamatsu H
  • 雑誌名: International Journal of Heat and Mass Transfer 巻: 105 ページ: 76-80
  • DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.09.054
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultraclean suspended monolayer graphene achieved by in situ current annealing (2016)
  • 著者名/発表者名: Wang H D, Zhang X, Takamatsu H
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 28 号: 4 ページ: 045706-045706
  • DOI: 10.1088/1361-6528/28/4/045706
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A general method of fabricating free-standing, monolayer grapheneelectronic device and its property characterization (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Wang, K. Kurata, T. Fukunaga, H. Ago, H. Takamatsu, X. Zhang, T. Ikuta, K. Takahashi, T. Nishiyama, T. Takada
  • 雑誌名: Sensors and Actuators A 巻: 247 ページ: 24-29
  • DOI: 10.1016/j.sna.2016.05.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simultaneous measurement of electrical and thermal conductivities of suspended monolayer graphene (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Wang, K. Kurata, T. Fukunaga, H. Takamatsu, X. Zhang, T. Ikuta, K. Takahashi, T. Nishiyama, H. Ago, Y. Takata
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 119 号: 24 ページ: 244306-244306
  • DOI: 10.1063/1.4954677
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In-situ measurement of the heat transport in defectengineered free-standing single-layer graphene (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Wang, K. Kurata, T. Fukunaga, H. Takamatsu, X. Zhang, T. Ikuta, K. Takahashi, T. Nishiyama, H. Ago, Y. Takata
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 21823-21823
  • DOI: 10.1038/srep21823
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A simple method for fabricating free-standing large area fluorinated single-layer graphene with size-tunable nanopores (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Wang, K. Kurata, T. Fukunaga, H. Takamatsu, X. Zhang, T. Ikuta, K. Takahashi, H. Ago, Y. Takata
  • 雑誌名: Carbon 巻: 99 ページ: 564-570
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2015.12.070
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Width-dependent thermal conductivity of suspended single- layer graphene (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang H D
  • 学会等名: 1st Asian Conference on Thermal Science
  • 発表場所: Jeju Island, Korea
  • 年月日: 2017-03-26
  • 国際学会
• [学会発表] Highly sensitive charge mobility of suspended monolayer graphene (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang H D
  • 学会等名: 6 th International Symposium on Micro and Nano Technology
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2017-03-19
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of nanohole defect on the thermal conductivity of free-standing single-layer graphene (2016)
  • 著者名/発表者名: Wang H D
  • 学会等名: 11th Asian Thermophysical Properties Conference
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会