| 研究課題/領域番号 |
20H02191
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
山田 貴壽 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究チーム長 (30306500)
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| 研究分担者 |
小川 修一 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (00579203)
岡崎 俊也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 副研究センター長 (90314054)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2020年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
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| キーワード | グラフェン / 電気特性 / ドーピング / 化学修飾 / カリウム / XPS / カリウム修飾 / 移動度 / 二次元ウエハ / 積層グラフェン / 電気伝導機構 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
グラフェン等の二次元層状物質は電子・光デバイス材料として期待が大きいが、特性を最大限に引き出す基板である六方晶窒化ホウ素(h-BN)の高品質化・大面積化がデバイス実現には必要である。申請者は、SiO2上に形成されたカリウム修飾・積層グラフェンは高移動度を有し、デバイス用基板としての可能性を見出したが、なぜ高移動度を実現できたのかは不明瞭である。
本研究では、カリウム修飾・積層グラフェン/SiO2構造の物性とバンド構造、伝導機構を解明することで、h-BN基板を用いず実用的なSiO2/Si基板を利用した、高移動度グラフェンデバイス基板開発に取組む。
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| 研究成果の概要 |
高移動度グラフェン用基板開発のため、K修飾積層二層グラフェン及びK修飾多層グラフェンを評価し、伝導機構を調べた。放射光XPSでは、グラフェン中にKが1mol%程度含まれていること、K修飾によるフェルミ準位の上方シフトが確認された。TOF-SIMSによる多層グラフェン中のKが面内及び膜厚方向に存在していることがわかった。ラマン分光法ではKは一様に分布していないことが示され、EBACによりKが存在する領域の抵抗が低いことが示唆された。部分的にK修飾グラフェンを中間層に挿入することで、移動度の増加が確認された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって、K修飾グラフェンの構造やグラフェン中のKの機能が確認され、K修飾グラフェンを中間層とすることで、電荷輸送層の移動度が増加することが確認されたことから、二次元材料の機能を引き出す下地材料として有用であることが示唆され、社会的意義が大きい。さらに、本研究で用いた放射光XPSやラマン分光法の結果から、素子作製工程を必要としない電気物性予測に発展する学術的意義がある成果が得られた。
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