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独自の超平坦SiC表面上でのSi原子層エッチングによるグラフェンの低温形成

研究課題

研究課題/領域番号 24656101
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 生産工学・加工学
研究機関大阪大学

研究代表者

有馬 健太  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10324807)

連携研究者 佐野 泰久  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (40252598)
研究協力者 齋藤 直樹  
森 大地  
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードグラフェン / シリコンカーバイド / プラズマ処理 / ウェットエッチング / 超平坦表面 / 昇華法 / プラズマ酸化 / エピタキシャル成長 / 平坦化 / 表面
研究成果の概要

次世代の電子材料であるグラフェンは、SiC表面上で容易に形成できるが、ピットが多いという欠点がある。これは、SiC表面上のC原子濃度が不足しているためである。
本研究では、室温近傍でのプラズマ酸化とウェットエッチングを併用することで、熱プロセスに頼ることなく、超平坦SiC表面上のSi原子を原子層レベルで選択的に除去する手法を見出した。
次に、この表面C原子濃度が高いSiC表面を真空中で加熱し、グラフェンを形成した。その結果、一連のプラズマ処理を行わなかった場合とは大きく異なり、500nm程度のテラス幅を持つSiC表面において、ピットがほとんど存在しないグラフェンを得ることができた。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 9件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 4件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 極薄 GeO<sub>2</sub>/Ge(100) 上に形成された吸着水の準大気圧下でのX線光電子分光観察2015

    • 著者名/発表者名
      有馬健太
    • 雑誌名

      Journal of the Vacuum Society of Japan

      巻: 58 号: 1 ページ: 20-26

    • DOI

      10.3131/jvsj2.58.20

    • NAID

      130004952533

    • ISSN
      1882-2398, 1882-4749
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Aggregation of Carbon Atoms at SiO2/SiC(0001) Interface by Plasma Oxidation toward Formation of Pit-free Graphene2014

    • 著者名/発表者名
      Naoki Saito, Daichi Mori, Akito Imafuku, Keisuke Nishitani, Hiroki Sakane, Kentaro Kawai, Yasuhisa Sano, Mizuho Morita and Kenta Arima
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 80 ページ: 440-446

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2014.08.083

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 超精密加工後の半導体表面の原子構造観察2014

    • 著者名/発表者名
      有馬健太
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 80 号: 5 ページ: 452-456

    • DOI

      10.2493/jjspe.80.452

    • NAID

      130004513557

    • ISSN
      0912-0289, 1882-675X
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Behaviors of Carbon Atoms during Plasma Oxidation of 4H-SiC(0001) Surfaces near Room Temperature2014

    • 著者名/発表者名
      Naoki Saito, Daichi Mori, Akito Imafuku, Kentaro Kawai, Yasuhisa Sano, Mizuho Morita, and Kenta Arima
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 64 号: 17 ページ: 23-28

    • DOI

      10.1149/06417.0023ecst

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ambient-Pressure XPS Study of GeO2/Ge(100) and SiO2/Si(100) at Controlled Relative Humidity2014

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima, Yoshie Kawai, Yuya Minoura, Yusuke Saito, Daichi Mori, Hiroshi Oka, Kentaro Kawai, Takuji Hosoi, Zhi Liu, Heiji Watanabe, and Mizuho Morita
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 64 号: 8 ページ: 77-82

    • DOI

      10.1149/06408.0077ecst

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Enhancement of photoluminescence efficiency from GaN(0001) by surface treatments2014

    • 著者名/発表者名
      Azusa N. Hattori et al.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 53 号: 2 ページ: 0210011-5

    • DOI

      10.7567/jjap.53.021001

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metal-assisted chemical etching of Ge(100) surfaces in water toward nanoscale patterning2013

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kawase et al.
    • 雑誌名

      Nanoscale Research Letters

      巻: 8 号: 1 ページ: 1511-7

    • DOI

      10.1186/1556-276x-8-151

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Absolute flatness measurements of silicon mirrors by a three-intersection method by near-infrared interferometry2013

    • 著者名/発表者名
      Junichi Uchikoshi, Yoshinori Hayashi, Noritaka Ajari, Kentaro Kawai, Kenta Arima and Mizuho Morita
    • 雑誌名

      Nanoscale Research Letters

      巻: 8 号: 1 ページ: 2751-7

    • DOI

      10.1186/1556-276x-8-275

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Planarization of SiC and GaN Wafers Using Polishing Technique Utilizing Catalyst Surface Reaction2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Sano et al.
    • 雑誌名

      ECS Journal of Solid State Science and Technology

      巻: 2 号: 8 ページ: N3028-N3035

    • DOI

      10.1149/2.007308jss

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Water Growth on GeO2/Ge(100) Stack and Its Effect on the Electronic Properties of GeO22013

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Mura et al.
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117 号: 1 ページ: 165-171

    • DOI

      10.1021/jp304331c

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic Behavior of Metallic Particles in Anisotropic Etching of Ge(100) Surfaces in Water Mediated by Dissolved Oxygen2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kawase et al.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 111 号: 12 ページ: 1261021-3

    • DOI

      10.1063/1.4730768

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of Si etching with N-fluoropyridinium salt2012

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Tsukamoto et al.
    • 雑誌名

      Current Applied Physics

      巻: 12 ページ: S29-S32

    • DOI

      10.1016/j.cap.2012.05.005

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Continuous Generation of Femtolitre Droplets Using Multistage Dividing Microfluidic Channel2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kawai, M. Fujii, J. Uchikoshi, K. Arima, S. Shoji, M. Morita
    • 雑誌名

      Current Applied Physics

      巻: 12 ページ: 533-537

    • DOI

      10.1016/j.cap.2012.06.022

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Formation of Graphene with Reduced Pits on SiC(0001) Assisted by Plasma Oxidation and Wet Etching2014

    • 著者名/発表者名
      Daichi Mori, Naoki Saito, Akito Imafuku, Kentaro Kawai, Yasuhisa Sano, Mizuho Morita and Kenta Arima
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science (ISSS-7)
    • 発表場所
      Shimane Prefectural Convention Center (Shimane, Matsue)
    • 年月日
      2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Behaviors of Carbon Atoms during Plasma Oxidation of 4H-SiC(0001) Surfaces near Room Temperature2014

    • 著者名/発表者名
      Naoki Saito, Daichi Mori, Akito Imafuku, Kentaro Kawai, Yasuhisa Sano, Mizuho Morita, and Kenta Arima
    • 学会等名
      226th Meeting of The Electrochemical Society
    • 発表場所
      Cancun, Mexico
    • 年月日
      2014-10-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Ambient-Pressure XPS Study of GeO2/Ge(100) and SiO2/Si(100) at Controlled Relative Humidity2014

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima, Yoshie Kawai, Yuya Minoura, Yusuke Saito, Daichi Mori, Hiroshi Oka, Kentaro Kawai, Takuji Hosoi, Zhi Liu, Heiji Watanabe, and Mizuho Morita
    • 学会等名
      226th Meeting of The Electrochemical Society
    • 発表場所
      Cancun, Mexico
    • 年月日
      2014-10-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Combination of Plasma Oxidation and Wet Etching to Create Monolayer-scale C Source for Pit-free Graphene on SiC Surfaces2014

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima, Naoki Saito, Daichi Mori, Kentaro Kawai, Mizuho Morita and Yasuhisa Sano
    • 学会等名
      Collaborative Conference on 3D&Materials Research 2014
    • 発表場所
      Incheon/Seoul, South Korea
    • 年月日
      2014-06-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Understanding Water Interaction with Ge Surfaces: From Wetting to Machining2014

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima, Kentaro Kawai and Mizuho Morita
    • 学会等名
      BIT's 3rd Annual World Congress of Advanced Materials 2014
    • 発表場所
      Chongqing, China
    • 年月日
      2014-06-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Accumulation of C Atoms at SiO2/SiC Interface by Plasma Oxidation of 4H-SiC(0001) at Room Temperature: Toward Formation of PIt-Free Graphene2014

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima, Naoki Saito, Kentaro Kawai, Yasuhisa Sano and Mizuho Morita
    • 学会等名
      2014 MRS Spring Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2014-04-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Pit-free Graphene Growth on SiC Surface Assisted by Plasma Oxidation at Near Room Temperature2014

    • 著者名/発表者名
      Naoki Saito, Kenta Arima et al.
    • 学会等名
      ゲートスタック研究会
    • 発表場所
      熱海
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Comparison of Wetting Properties between GeO2/Ge and SiO2/Si Revealed by in-situ XPS2014

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima
    • 学会等名
      ゲートスタック研究会
    • 発表場所
      熱海
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Nanoscale Interaction of Water with Germanium Surfaces: Wetting, Etching and Machining properties2013

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima
    • 学会等名
      Collaborative Conference on 3D & Materials Research
    • 発表場所
      済州島(韓国)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Interaction of Water Vapor with GeO2/Ge(100) Revealed by In Situ XPS under Controlled Relative Humidity2013

    • 著者名/発表者名
      K. Arima
    • 学会等名
      15th European Conference on Applications of Surface and Interface Analysis
    • 発表場所
      サルデーニャ島(イタリア)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Water Growth on Quality of GeO2/Ge Revealed by in-situ XPS2013

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima
    • 学会等名
      Symposium on Surface and Nano Science 2013
    • 発表場所
      蔵王(山形県)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Low temperature growth of graphene on 4H-SiC(0001) flattened by catalyst-assisted etching in HF solution2012

    • 著者名/発表者名
      K. Arima
    • 学会等名
      24th General Conference of the Condensed Matter Division of the European Physical Society held jointly with 29th European Conference on Surface Science
    • 発表場所
      エジンバラ(英国)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Low Temperature Growth of Graphene on Atomically Flat SiC Assisted by Plasma Oxidation2012

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima
    • 学会等名
      Fifth International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Epitaxial Grafene Growth on Atomically Flattened SiC Assisted by Plasma Oxidation at 1000 ℃2012

    • 著者名/発表者名
      Naoki Saito
    • 学会等名
      8th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Metal-induced anisotropic etching of Ge(100) surfaces in water with dissolved oxygen2012

    • 著者名/発表者名
      K. Arima
    • 学会等名
      24th General Conference of the Condensed Matter Division of the European Physical Society held jointly with 29th European Conference on Surface
    • 発表場所
      エジンバラ(英国)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of Enhanced Oxygen Reduction Reaction on Ge(100) Surface in Water Toward Metal-free Machining Process2012

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Mura
    • 学会等名
      Fifth International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [図書] 超精密加工と表面科学 ~原子レベルの生産技術~2014

    • 著者名/発表者名
      大阪大学グローバルCOEプログラム他 編
    • 総ページ数
      379
    • 出版者
      大阪大学出版会
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [図書] 現代表面科学シリーズ 「6.問題と解説で学ぶ表面科学」2013

    • 著者名/発表者名
      日本表面科学会 編
    • 総ページ数
      208
    • 出版者
      共立出版
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] Kenta Arima's Homepage

    • URL

      http://www-pm.prec.eng.osaka-u.ac.jp/kenta_arima/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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