| 研究課題/領域番号 |
21H01911
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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32020:機能物性化学関連
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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 |
衛 慶碩 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (30709564)
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| 研究分担者 |
沖川 侑揮 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50635315)
石原 正統 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (70356450)
桐原 和大 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (70392610)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 光塩基発生剤 / ドーピング / n型 / グラフェン / N型ド ー ピ ン グ / 温度センサー / センサー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、紫外光照射時の光塩基発生剤からグラフェンへの電子供与過程の解析を進め、グラフェン上の均一な光塩基発生剤分子のコーティング技術、BN基材上グラフェンへのコーティング技術を開発して、キャリア濃度制御の精密化を目指す。これにより、自在なパターンで透明な、高移動度のグラフェンPN接合デバイスを生み出し、熱起電力（Seebeck係数）制御による高感度透明熱電対、及び透明赤外センサー等への実用化を目指す。さらに、このドーピング手法を、CNTネットワークなどの複雑系物質の電気伝導機構の解明にも適用する。
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| 研究実績の概要 |
当研究チームは、安定的にはp型しか存在しなかったグラフェンに、光塩基発生剤（PBG）である2-(9-オキサンテン-2-イル)プロピオン酸1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デシクロ-5-エンを用いることでn型ドーピングされたグラフェンが、紫外線下で2ヶ月以上安定に維持する技術を開発しました。この技術は、pn接合を利用したグラフェン単体の透明温度センサー等の製造に応用できます。しかしながら、PBGはその分子の小ささから、薄膜作製に適したスピンコーティングによってグラフェン表面に均一に分散させることが難しく、乾燥後にPBGが凝集するという課題が生じました。これはn型ドーピングの妨げにはなりませんが、周囲の温度や湿度によってはPBGの結晶化を引き起こし、膜の均一性や透明性に影響を与えます。この課題に対処するため、今年度はポリエチレンオキシド（PEO）をPBGに組み込むシステムを導入しました。PBGをPEOとハイブリッド化することで、グラフェン表面でのPBGの結晶化が効果的に抑制され、反応性と透過率が向上しました。さらに、PEOマトリックス内のPBG濃度を変化させることで、グラフェンがp型からn型にドーピングされるまでの時間を厳密に制御できることがわかりました。これを利用することで、グラフェンのドーピングメカニズムが解明され、グラフェンベースデバイスの開発に資すると期待されます。また、このグラフェンの熱電特性が100日以上安定していることも確認できた。これらの成果により、n型ドーピングできるグラフェンの、フレキシブルエレクトロニクスや各種センサー等への応用可能性を拡大できたとともに、それらの製造手法を確立するための有益な技術的情報を得ることができた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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