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トランジスタとメモリ機能を有する転写フリーグラフェンデバイスの高性能化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K06281
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関松江工業高等専門学校 (2017-2018)
神戸市立工業高等専門学校 (2016)

研究代表者

市川 和典  松江工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (90509936)

研究協力者 須田 善行  
大島 多美子  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードグラフェン / ヘテロ接合 / 転写フリー / ハイブリッドデバイス / TFT / メモリ / トランジスタ / ヘテロデバイス / ハイブリッド型デバイス / 熱CVD / ナノ材料 / 半導体デバイス
研究成果の概要

通常グラフェンをデバイス化するにはシリコン基板への転写が必要である。しかしニッケルを酸化した後にグラフェンを合成すると、転写を必要としないデバイスの作製が可能である。
本研究期間において我々は、このデバイスは低いドレイン電圧ではトランジスタとして動作し、高いドレイン電圧ではメモリとして動作することを新たに発見した。このデバイスの室温での最大の電子移動度は5200cm2/Vs、ホール移動度は7200cm2/Vsであり、これは酸化しない場合の約2倍である。これらの結果から我々は、高濃度の酸化ニッケル上にグラフェンを合成することで高速で高性能なハイブリッド型グラフェンデバイスの作製に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在は情報化社会を迎えており、今後もAIの発展からより情報量が増大し今以上に高速で情報処理をする必要がある。
本研究結果によって、これまで別々に作製されていたトランジスタとメモリはドレイン電圧によりその機能を使い分けることができるため、情報量によってその割合を変化させることができる新たな論理回路の設計が可能となる。これまでの窒化ガリウムに代表される新材料によるデバイスの高性能化から、今後新たな論理回路アプローチからの情報処理が可能となり意義のある研究だと言える。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 熱CVD グラフェンの基礎と転写フリーグラフェンMOSFET の電気特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      市川 和典 須田 善行
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌C

      巻: 5 ページ: 242-250

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Oxygen concentration dependence of transfer free graphene thin film transistor2019

    • 著者名/発表者名
      K. Ichikawa, S. Tateishi and H. Akamatsu
    • 学会等名
      The 15th International Thin-Film Transistor Conference (ITC2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] グラフェン合成における酸素濃度依存性2018

    • 著者名/発表者名
      立石翔太,市川和典,赤松浩
    • 学会等名
      第15回薄膜材料デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 熱CVD グラフェンの基礎と転写フリーグラフェンMOSFET の電気特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      市川 和典
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会 山陰特別研究会
    • 発表場所
      清嵐荘
    • 年月日
      2017-03-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermal chemical vapor deposition graphene directly synthesized on the nickel oxide film2017

    • 著者名/発表者名
      S. Kenmotsu, K. Ichikawa, H. Akamatsu and Y. Suda
    • 学会等名
      The 39th International Symposium on Dry Process
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸化膜上への熱 CVDグラフェンの合成と酸素導入時間の影響2017

    • 著者名/発表者名
      劒持進次郎, 市川和典, 赤松浩, 須田善行
    • 学会等名
      第14回薄膜材料デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフェンにおける電気特性とラマンスペクトルの相関2017

    • 著者名/発表者名
      山本将太郎, 市川和典, 赤松浩, 須田善行
    • 学会等名
      第14回薄膜材料デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] トンネル効果を利用した酸化膜上へのグラフェンの合成2017

    • 著者名/発表者名
      堀谷真理愛, 市川和典, 赤松浩
    • 学会等名
      高専シンポジウム2017
    • 発表場所
      鳥羽商船高専
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 高濃度水素中での熱CVDグラフェンの高速合成2017

    • 著者名/発表者名
      上玉利勇輝・市川和典・赤松浩
    • 学会等名
      高専シンポジウム2017
    • 発表場所
      鳥羽商船高専
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] アセチレンの分解効率の向上による熱CVDグラフェンの低温合成2017

    • 著者名/発表者名
      谷川直樹 市川和典 赤松浩
    • 学会等名
      高専シンポジウム2017
    • 発表場所
      鳥羽商船高専
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 赤外線集光型熱CVDを用いたグラフェン合成の低温化2017

    • 著者名/発表者名
      谷川 直樹,市川 和典 ,赤松 浩
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部平成28年度第3回講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 酸化膜上に直接合成した熱CVDグラフェンの特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      堀谷 真理愛,市川 和典,赤松 浩
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部平成28年度第3回講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱CVDグラフェンの高速合成における高温時の水素の影響2017

    • 著者名/発表者名
      上玉利 勇輝,市川 和典 ,赤松 浩
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部平成28年度第3回講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱CVDグラフェンの高速合成における水素濃度依存性2016

    • 著者名/発表者名
      上玉利 勇輝,市川 和典,赤松 浩,須田 善行
    • 学会等名
      第13回薄膜材料デバイス研究会
    • 発表場所
      龍谷大学
    • 年月日
      2016-10-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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