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高エネルギーイオン照射によるグラフェンへのヘテロ原子局所パターンドーピング

研究課題

研究課題/領域番号 17K18373
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 量子ビーム科学
薄膜・表面界面物性
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

圓谷 志郎  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 上席研究員(定常) (40549664)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードグラフェン / 量子ビーム / イオン照射 / 高エネルギーイオン照射 / 異種原子ドーピング / ヘテロ原子ドーピング / ナノ材料 / 表面・界面物性
研究成果の概要

グラフェンをはじめとする二次元層状物質の原子レベルの構造制御によって電子状態や物理的性質の制御を可能にするために,二次元層状物質と異種原子を含む薄膜とのヘテロ構造に高エネルギー重イオンを照射することで任意の異種原子をドーピングする方法(高エネルギーイオン照射法)の開発を行った。
同手法を用いることにより,グラフェンや六方晶窒化ホウ素にフッ素や種々の原子をドーピングし,新たな二次元層状物質化合物を作製することに成功した。さらに,微細なパターン形成を行ったヘテロ構造に高エネルギーイオンを照射することでグラフェンの任意の局所領域のみにフッ素原子をパターンドーピングすることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果によって,高エネルギーイオン照射による局所ドーピング法は,従来の化学的手法では実現困難なグラフェンをはじめとした二次元層状物質のドーピング状態の幅広い制御に加えて,二次元層状物質薄膜上の微小領域に位置選択的なドーピングが可能であることが明らかになった。本技術を発展させることで,局所構造制御により電子・スピン機能を構築したグラフェンや二次元層状物質を用いたデバイスの実現を可能にし,ナノエレクトロニクスやスピントロニクスの技術に新たな進歩をもたらすことが期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Non-chemical fluorination of hexagonal boron nitride by high-energy ion irradiation2020

    • 著者名/発表者名
      S. Entani,K. V. Larionov, Z. I. Popov, M. Takizawa, M. Mizuguchi, H. Watanabe, S. Li, H. Naramoto, P. B. Sorokin, and S. Sakai
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 31 号: 12 ページ: 125705-125705

    • DOI

      10.1088/1361-6528/ab5bcc

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Graphene/Half‐Metallic Heusler Alloy: A Novel Heterostructure toward High‐Performance Graphene Spintronic Devices2019

    • 著者名/発表者名
      Li Songtian、Larionov Konstantin V.、Popov Zakhar I.、Watanabe Takahiro、Amemiya Kenta、Entani Shiro、Avramov Pavel V.、Sakuraba Yuya、Naramoto Hiroshi、Sorokin Pavel B.、Sakai Seiji
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 32 号: 6 ページ: 1905734-1905734

    • DOI

      10.1002/adma.201905734

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of graphene on SiO2 with hexagonal boron nitride buffer layer2019

    • 著者名/発表者名
      Entani Shiro、Takizawa Masaru、Li Songtian、Naramoto Hiroshi、Sakai Seiji
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 475 ページ: 6-11

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2018.12.186

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Determination of Vertical Atomic Arrangement of Transferred Graphene on α-Al2O3(0001) by Normal Incidence X-ray Standing Wave Technique2018

    • 著者名/発表者名
      Shiro Entani, MItsunori Honda, Songtian Li, Hiroshi Naramoto, Seiji Sakai
    • 学会等名
      14th International Conference on Atomically Controlled Surface, Interfaces and Nanostructures, 26th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comprehensive analysis on efficient absorption of metal ions on single-layer graphene oxide from aqueous solution2018

    • 著者名/発表者名
      Shiro Entani
    • 学会等名
      3rd International Conference on New Materials and Chemical Industry
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高エネルギーイオン照射法によるグラフェン化合物の作製2018

    • 著者名/発表者名
      圓谷志郎,水口将輝,渡邉英雄,滝沢優,李松田,楢本洋,境誠司
    • 学会等名
      2018年日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Heteroatom-doping into two-dimensional materials by high-energy ion irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Shiro Entani, Masaki Mizuguchi, Hiode Watanabe, Masaru Takizawa, Konstantine V. Larionov, Liubov Yu. Antipina, Pavel B. Sorokin, Pavel V. Avramov, Songtian Li, Hiroshi Naramoto, Seiji Sakai
    • 学会等名
      2017 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vertical structure determination of transferred graphene on α-Al2O3(0001) by normal incidence X-ray standing wave study2017

    • 著者名/発表者名
      Shiro Entani, Mitsunori Honda, SOngtian Li, Hiroshi Naramoto, Seiji Sakai
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Surface Science
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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