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グラフェンNEMS上ナノキャビティによる時間・周波数空間での単分子デジタル検出

研究課題

研究課題/領域番号 21H01386
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

MURUGANATH AN.M  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 講師 (20639322)

研究分担者 KAREEKUNNAN Afsal  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 特任助教 (90910779)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2022年度)
配分額 *注記
15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
キーワードRandom Telegraphy Signal / Charge Neutral Point / Suspended Graphene / Lock-in measurements / Random-Telegraph-Signal / Graphene sensor / 1/f Noise spectrum / Random Telegraph Signals / Gas sensing / Graphene / Nanocavity / 1/f noise
研究開始時の研究の概要

This project aims to demonstrate one-by-one gas molecules sensing by the sub-micro-sec Random-Telegraph-Signal (RTS) measurements, the time-domain histogram, and frequency-domain 1/f spectrum analyses. For this purpose, the nanocavities will be integrated with the suspended graphene channel.

研究実績の概要

Resistance Versus time measurements was performed in a vacuum of 6 mTorr, and oxygen was introduced at a rate of 100 sccm in the chamber. It was noticed that the noise increases as Oxygen are introduced, which can be confirmed by looking at the standard deviation in windows of 10 seconds, as a function of time. A sudden increase in the standard deviation around 250 seconds (equivalent to a pressure of 370 Torr) was noticed. By comparing the time series in a vacuum (6 mTorr) and in an oxygen environment (400 Torr), it becomes clear that the increase in noise is caused by the emergence of random telegraphy signal (RTS), where the resistance randomly oscillates between a state with higher resistance (up-state) and one with lower resistance (down state).

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Sub 0.5 Volt Graphene-hBN van der Waals Nanoelectromechanical Switches2022

    • 著者名/発表者名
      Manoharan Muruganathan, Ngoc Huynh Van, Marek E. Schmidt, and Hiroshi Mizuta
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: 32 号: 52 ページ: 2209151-2209151

    • DOI

      10.1002/adfm.202209151

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Graphene electric field sensor for large scale lightning detection network2022

    • 著者名/発表者名
      Kareekunnan Afsal、Agari Tatsufumi、Kudo Takeshi、Niwa Shunsuke、Abe Yoshito、Maruyama Takeshi、Mizuta Hiroshi、Muruganathan Manoharan
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 12 号: 9 ページ: 095209-095209

    • DOI

      10.1063/5.0095449

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Carbon molecular sieve-functionalized graphene sensors for highly sensitive detection of ethanol2022

    • 著者名/発表者名
      Sankar Ganesh Ramaraj, Manoharan Muruganathan, Osazuwa G. Agbonlahor, Hisashi Maki, Yosuke Onda, Masashi Hattori, Hiroshi Mizuta
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 190 ページ: 359-365

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2022.01.023

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Interfacial Ammonia Selectivity, Atmospheric Passivation, and Molecular Identification in Graphene-Nanopored Activated Carbon Molecular-Sieve Gas Sensors2021

    • 著者名/発表者名
      Gabriel Osazuwa Agbonlahor, Manoharan Muruganathan, Sankar Ganesh Ramaraj, ZHONGWANG Wang, Hammam Ahmed, Afsal Kareekunnan,Hisashi Maki, Masahi Hattori, Kenichi Shimomai, Hiroshi Mizuta
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 13 号: 51 ページ: 61770-61779

    • DOI

      10.1021/acsami.1c19138

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Development of graphene electric field sensor for large scale lightning detection network2022

    • 著者名/発表者名
      A. Kareekunnan, M. Muruganathan, T. Kudo, Y. Abe, T. Maruyama and H. Mizuta
    • 学会等名
      Micro and Nano Engineering(MNE)-EUROSENSORS 2022, Leuven, September 19-23 (2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Sub-10-nm nanomesh patterned on suspended graphene for nanoscale thermal engineering2022

    • 著者名/発表者名
      H. Mizuta, G. Jiayu, Y. Ozono, S. Ogawa, Y. Morita, A. Kareekunnan1, M. Muruganathan and F. Liu
    • 学会等名
      IEEE 16th International Conference on Solid-State and Integrated CIrcuit Technology (ICSICT2022), Nanjing (Hybrid), October 25 - 28 (2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Windowed histogram for RTS analysis in graphene gaseous sensors2022

    • 著者名/発表者名
      Alexandro de Moraes Nogueira, Manoharan Muruganathan, Hiroshi Mizuta
    • 学会等名
      JSAP The 69th Spring Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Catalyst-modified graphene FET towards ammonium gas sensing2022

    • 著者名/発表者名
      Shogo Hamasaka, Manoharan Muruganathan, Sankar Ganesh Ramaraj, Hisashi Maki, Yosuke Onda, Masashi Hattori, Hiroshi Mizuta
    • 学会等名
      JSAP The 69th Spring Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] All-2D Graphene Nano-Electro-Mechanical (NEM) Switch and the Progress of High-Sensitive Electric Field Sensing for Thunder Clouds Movements2021

    • 著者名/発表者名
      Manoharan Muruganathan, Afsal Kareekunnan, Tatsufumi Agari, Huynh Van Ngoc, Takeshi Kudo, Takeshi Maruyama, and Hiroshi Mizuta
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies (EM-NANO)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Enhancement of Electric Field Sensitivity in Graphene for Early Lightning Prediction2021

    • 著者名/発表者名
      Kareekunnan Afsal, Tatsufumi Agari, Takeshi Kudo, Takeshi Maruyama, Hiroshi Mizuta, and Manoharan Muruganathan
    • 学会等名
      Silicon Nanoelectronics Workshop 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Charge neutrality point disparity based identification of ethanol gas molecules in activated carbon functionalized graphene2021

    • 著者名/発表者名
      Sankar Ganesh Ramaraj, Manoharan Muruganathan, Osazuwa Gabriel Agbonlahor, Hisashi Maki, Masashi Hattori, Hiroshi Mizuta
    • 学会等名
      2021 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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