| 研究課題/領域番号 |
21K04844
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28030:ナノ材料科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 |
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研究代表者 |
田中 秀吉 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 研究センター長 (40284608)
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| 研究分担者 |
鈴木 仁 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 准教授 (60359099)
富成 征弘 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 研究員 (90560003)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | グラフェン / CVD / 基板上反応 / テンプレート / SPM / ナノカーボン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
優れた電気的・物理的特性を有するグラフェンの本質的な特性を十分に活用したデバイス作成技術はまだ未踏である。主たる問題として、デバイス基板へのシート転写プロセスやリソグラフィックプロセスがグラフェンの優れた特性を破壊してしまうことやグラフェンと金属電極の接合作製が困難であることなどがあげられる。これらの問題を解決するために申請者がこれまでに開発してきたテンプレーティングCVD法を足がかりとし、複数種の触媒からなるより高度なテンプレート構造によって、成膜されたグラフェンの特性を損なうことなくグラフェン回路構造を絶縁基板上に精密に作り込み電極接続する手法を新たに開拓し、その有用性を実証する。
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| 研究実績の概要 |
前年度までに試作した、各種ラインパターンからなるテンプレート試作用フォトマスクを使って、触媒機能を持つCu薄膜およびNi薄膜からなるテンプレートをサファイア基板上にリフトオフプロセスを組み合わせることによって作成した。さらに、これらの技術をもとにCu、Niからなるラインパターンを同一基板上に交差させるように積層形成するプロセスを確立し、本研究課題の達成目標のひとつである「複合型CVDテンプレート」の作成技術構築に一定の目処がたった。続いて、この複合型CVDテンプレートを後熱処理することで、テンプレートパターンの重ね合わせ部分を局所的に合金化するための条件探索を行った。その結果、サファイア基板上でCuとNiを合金化する際の様態は重ね合わせの順番やそれぞれの膜厚によって大きく異なり、安定した複合型テンプレートの作成にはまずNiパターンをサファイア基板上に形成し、その後に十分な厚みを持ったCuパターンを形成することが重要であるという結論に至った。得られた知見をもとに作成されたCu、Ni、CuNiからなるパターンがひとつの基板に集積されたテンプレートを使ってCVDプロセスを行い、グラフェン回路の成膜を試みたが、すべてのテンプレート上で同一クオリティのグラフェンを一様に形成させるまでには至らなかった。これは、テンプレートとする金属種によってグラフェンが形成される条件は大きく異なることが原因と考えられ、それぞれの部材に最適化されたCVDプロセスを同一基板に対して逐次的に実施するなどの対応が必要であることを示唆している。CVDプロセス後にグラフェン下のCu部材を取り除くための試行実験として実施したCuのみで形成されたテンプレートを超高真空下で加熱する実験から、10-6Pa以下の圧力下にて1000℃程度の加熱を行うことで比較的容易に基板上のパターンを除去できることを確認した。
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