光照射を用いたヘテロアトムドープグラフェンの新規創製法の探索

• 研究課題/領域番号: 16K17519
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 宇都宮 徹 京都大学, 工学研究科, 助教 (70734979)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: グラフェン / 原子層薄膜 / 光照射 / グラフェン誘導体 / 真空紫外光 / シリコン / 光還元 / 窒素 / 表面・界面物性

研究成果の概要

酸化グラフェン(GO)の光還元はグラフェン誘導体の大量生産・加工プロセスとして注目を集めており，研究代表者らは中心波長172 nmの真空紫外(VUV)光を高真空環境下で照射することによる光還元を報告してきた．本研究では酸化グラフェンに各種前駆体を結合させた後にVUV光照射することで窒素ドープ酸化グラフェン還元体の合成を行った．添加した窒素の結合様式を調べた結果，VUV光還元した試料のみ，pyridinic Nが増大した．原子間力顕微鏡にてシート膜厚を調べた結果，VUV光還元した試料のみ膜厚が減少した．GOに対する波長に依存した光化学修飾が示唆された．

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of reduced graphene oxide micro patterns by vacuum-ultraviolet irradiation: From chemical and structural evolution to improving patterning precision by light collimation (2017)
  • 著者名/発表者名: Tu Yudi、Nakamoto Hiroshi、Ichii Takashi、Utsunomiya Toru、Khatri Om Prakash、Sugimura Hiroyuki
  • 雑誌名: Carbon 巻: 119 ページ: 82-90
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2017.04.008
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Enhancing the electrical conductivity of vacuum-ultraviolet-reduced graphene oxide by multilayered stacking (2017)
  • 著者名/発表者名: Tu Yudi、Utsunomiya Toru、Ichii Takashi、Sugimura Hiroyuki
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing, Measurement, and Phenomena 巻: 35 号: 3
  • DOI: 10.1116/1.4982722
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immobilization of Reduced Graphene Oxide on Hydrogen-Terminated Silicon Substrate as a Transparent Conductive Protector (2017)
  • 著者名/発表者名: Tu Yudi、Utsunomiya Toru、Kokufu Sho、Soga Masahiro、Ichii Takashi、Sugimura Hiroyuki
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 33 号: 41 ページ: 10765-10771
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b01688
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vacuum ultraviolet trimming of oxygenated functional groups from oxidized self-assembled hexadecyl monolayers in an evacuated environment (2017)
  • 著者名/発表者名: Soliman Ahmed I.A.、Utsunomiya Toru、Ichii Takashi、Sugimura Hiroyuki
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 416 ページ: 971-979
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.04.037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decoration of reduced graphene oxide by gold nanoparticles: an enhanced negative photoconductivity (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang Qi、Tu Yudi、Ichii Takashi、Utsunomiya Toru、Sugimura Hiroyuki、Hao Lifeng、Wang Rongguo、He Xiaodong
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 9 号: 38 ページ: 14703-14709
  • DOI: 10.1039/c7nr05143c
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Vacuum-ultraviolet promoted oxidative micro photoetching of graphene oxide (2016)
  • 著者名/発表者名: Yudi Tu, Toru Utsunomiya, Takashi Ichii, and Hiroyuki Sugimura
  • 雑誌名: ACS Applied Materials and Interfaces 巻: - 号: 16 ページ: 10627-10635
  • DOI: 10.1021/acsami.6b00994
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photochemical Preparation of Alkoxy Self-Assembled Monolayers on Si from 1,2-Epoxyalkane Molecules (2016)
  • 著者名/発表者名: Ahmed I. A. Soliman, Sho Kokufu, Toru Utsunomiya, Takashi Ichii, and Hiroyuki Sugimura
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: - 号: 5 ページ: 561-563
  • DOI: 10.1246/cl.160064
  • NAID: 130005150475
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 重水素ランプ照射による酸化グラフェンの光還元 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡本 克文，米田 真，屠 宇迪，宇都宮 徹，一井 崇，杉村 博之
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 酸化グラフェン，酸化グラフェン還元体を触媒としたSi基板のケミカルエッチング (2018)
  • 著者名/発表者名: 石塚 隆高，宇都宮 徹，一井 崇，杉村 博之
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Tribological study of alcohol-assisted photochemical reduction of graphene oxide (2018)
  • 著者名/発表者名: Kunhua Yu，Makoto Yoneda, Yudi Tu，Toru Utsunomiya，Takashi Ichii，Hiroyuki Sugimura
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 光照射による窒素ドープグラフェンの作製と電気特性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宇都宮徹，曽我正寛，屠宇迪，一井崇，杉村博之
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 厚さ低減=還元? 酸化グラフェンの構造に関する新たな知見 (2017)
  • 著者名/発表者名: 屠宇迪，宇都宮徹，一井崇，杉村博之
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Heteroatom-doping to graphene oxide through the photo-irradiation techniques (2017)
  • 著者名/発表者名: Toru Utsunomiya, Masahiro Soga, Yudi Tu, Takashi Ichii, Hiroyuki Sugimura
  • 学会等名: Symposium on Surface Science & Nanotechnology -25th Anniversary of SSSJ Kansai-
  • 発表場所: Kyoto International Community House (KOKOKA), Kyoto, JAPAN
  • 年月日: 2017-01-24
  • 国際学会
• [学会発表] High-resolution patterning of graphene oxide on Si substrate by vacuum-ultraviolet photoreduction (2017)
  • 著者名/発表者名: Yudi Tu，Toru Utsunomiya，Takashi Ichii，Hiroyuki Sugimura
  • 学会等名: Symposium on Surface Science & Nanotechnology -25th Anniversary of SSSJ Kansai-
  • 発表場所: Kyoto International Community House (KOKOKA), Kyoto, JAPAN
  • 年月日: 2017-01-24
  • 国際学会
• [学会発表] Heteroatom-doping to graphene oxide through the photochemical treatments using vacuum ultraviolet light (2017)
  • 著者名/発表者名: Toru Utsunomiya, Masahiro Soga, Makoto Yoneda, Yudi Tu, Takashi Ichii, Hiroyuki Sugimura
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Surface Science (ISSS-8)
  • 国際学会
• [学会発表] Correlation of chemical state and adhesion force to nanotribological properties of graphene oxide (2017)
  • 著者名/発表者名: Kunhua Yu，Yudi Tu，Toru Utsunomiya，Takashi Ichii，Hiroyuki Sugimura
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 酸化グラフェンの真空紫外光アシスト液相還元 (2017)
  • 著者名/発表者名: 米田真，屠宇迪，宇都宮徹，一井崇，杉村博之
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Fabrication of Reduced Graphene Oxide Micro Patterns by Vacuum-ultraviolet Irradiation: from Chemical and Structural Evolution to Improving Patterning Precision (2017)
  • 著者名/発表者名: Yudi Tu, Toru Utsunomiya, Takashi Ichii, Hiroyuki Sugimura
  • 学会等名: Recent Progress in Graphene & 2D Materials Research (RPGR2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Vacuum-ultraviolet Photochemical Fabrication of Micro Conductive Reduced Graphene Oxide Patterns: Light Collimation to Improve Patterning Precision (2017)
  • 著者名/発表者名: Yudi Tu, Toru Utsunomiya, Takashi Ichii, Om Prakash Khatri, Hiroyuki Sugimura
  • 学会等名: Grapchina2017 - International Graphene Innovation Conference
  • 国際学会
• [学会発表] VUV光化学反応による酸化グラフェンのヘテロ原子ドーピング (2016)
  • 著者名/発表者名: 曽我正寛，屠宇迪，宇都宮徹，一井崇，杉村博之
  • 学会等名: 第18回関西表面技術フォーラム
  • 発表場所: 甲南大学ポートアイランドキャンパス（神戸市）
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] 酸化グラフェンの熱アシスト光還元 (2016)
  • 著者名/発表者名: 屠宇迪，宇都宮徹，一井崇，杉村博之
  • 学会等名: 第18回関西表面技術フォーラム
  • 発表場所: 甲南大学ポートアイランドキャンパス（神戸市）
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] VUV-photoassisted Chemical Doping on Graphene Oxide (2016)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Soga, Yudi Tu, Toru Utsunomiya, Takashi Ichii, Hiroyuki Sugimura
  • 学会等名: AVS 63rd International Symposium & Exhibition
  • 発表場所: Music City Center, Nashville, Tennessee, USA
  • 年月日: 2016-11-06
  • 国際学会
• [学会発表] Enhancing the Electrical Conductivity of VUV-reduced Graphene Oxide by Multilayered Stacking (2016)
  • 著者名/発表者名: Yudi Tu，Toru Utsunomiya，Takashi Ichii，Hiroyuki Sugimura
  • 学会等名: AVS 63rd International Symposium & Exhibition
  • 発表場所: Music City Center, Nashville, Tennessee, USA
  • 年月日: 2016-11-06
  • 国際学会
• [学会発表] 酸化グラフェンのVUVデュアルドーピング (2016)
  • 著者名/発表者名: 曽我正寛，屠宇迪，宇都宮徹，一井崇，杉村博之
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] KMnO4/H+二次酸化による酸化グラフェンの蛍光増強 (2016)
  • 著者名/発表者名: 屠宇迪，宇都宮徹，一井崇，杉村博之
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13