状態密度の大きく異なるグラフェン・金属界面での電流注入の理解と制御

• 研究課題/領域番号: 24686039
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 長汐 晃輔 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20373441)
• 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: 26,260千円 (直接経費: 20,200千円、間接経費: 6,060千円); 2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2013年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円); 2012年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: グラフェン / コンタクト抵抗 / 状態密度 / コンタクト / 化学結合 / 物理吸着 / 電界効果トランジスタ

研究成果の概要

コンタクト抵抗の低減には、グラフェン側の状態密度を上げる手法が重要となる。本研究では、結合機構を正確に理解するために、金属が接触したときのグラフェンの状態密度を量子容量測定から抽出し、コンタクト抵抗率と状態密度の相関性を明確にした。金属種の違いによってグラフェンの状態密度変化は大きく異なることから、コンタクト金属の選択に明確な解を与えることができる。

研究成果

• [雑誌論文] Large Fermi level modulation in graphene transistors with high-pressure O2-annealed Y2O3 topgate insulators (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kanayama, K. Nagashio, T. Nishimura, and A. Toriumi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 104 号: 8 ページ: 083519-083519
  • DOI: 10.1063/1.4867202
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantum capacitance measurement of bilayer graphene (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio, K. Kanayama, T. Nishimura, and A. Toriumi
  • 雑誌名: ECS Trans. 巻: 61 号: 3 ページ: 75-75
  • DOI: 10.1149/06103.0075ecst
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Carrier density modulation in graphene underneath the Ni electrode (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Moriyama, K. Nagashio, T. Nishimura, and A. Toriumi
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 114 号: 2 ページ: 24503-24503
  • DOI: 10.1063/1.4813216
  • 査読あり
• [雑誌論文] The density of states of graphene underneath a metal electrode and its correlation with the contact resistivity (2013)
  • 著者名/発表者名: R.Ifuku, K. Nagashio, T. Nishimura, and A. Toriumi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 103 号: 3 ページ: 33514-33514
  • DOI: 10.1063/1.4815990
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct observation of charge transfer region at interfaces in graphene devices (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoka Nagamura, Koji Horiba, Satoshi Toyoda, Shodai Kurosumi, Toshihiro Shinohara, Masaharu Oshima, Hirokazu Fukidome, Maki Suemitsu, Kosuke Nagashio, and Akira Toriumi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 102 号: 24 ページ: 241604-241604
  • DOI: 10.1063/1.4808083
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of residual carrier density near the Dirac point in graphene through quantum capacitance measurement (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio, T. Nishimura, and A. Toriumi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 102 号: 17 ページ: 173507-173507
  • DOI: 10.1063/1.4804430
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carrier response in band gap and multiband transport in bilayer graphene under the ultra-high displacement (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio, K. Kanayama, T. Nishimura, and A. Toriumi
  • 雑誌名: IEEE International Electron Device Meeting (IEDM) Tech. Dig. 巻: na ページ: 503-503
  • DOI: 10.1109/iedm.2013.6724661
  • 査読あり
• [雑誌論文] 本質的なグラフェン/金属界面特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔，井福亮太，森山喬史，西村知紀，鳥海明
  • 雑誌名: 応用物理学会分科会シリコンテクノロジー 巻: 154 ページ: 15-18
• [雑誌論文] グラフェン/金属コンタクト形成に対する理解と制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔，鳥海明
  • 雑誌名: 応用物理学会分科会シリコンテクノロジー 巻: 158 ページ: 18-21
• [雑誌論文] グラフェン/Si02基板相互作用に対する理解と制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔, 鳥海明
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 33 号: 10 ページ: 552-556
  • DOI: 10.1380/jsssj.33.552
  • NAID: 130004486705
  • 査読あり
• [雑誌論文] グラフェンFETの界面に対する理解と制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔, 鳥海明
  • 雑誌名: 電子情報通信学会誌 巻: 95 ページ: 284-284
  • NAID: 110009437459
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic graphene/metal contact (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio, R. Ifuku, T. Moriyama, I. Nishimura and A Toriumi
  • 雑誌名: IEDM Tech. Dig. ページ: 68-71
  • NAID: 110009728053
  • 査読あり
• [学会発表] Carrier response in electric-field-induced bandgap of bilayer graphene (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio
  • 学会等名: 45th IEEE Semiconductor Interface Specialists Conference
  • 発表場所: Bahia Resort Hotel, SaDiego,USA
  • 年月日: 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] グラフェンFETの実現へ向けて –コンダクタンス法によるギャップ内準位解析- (2014)
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔
  • 学会等名: 第9回ATI合同研究会
  • 発表場所: 東北大学東京分室（東京都千代田区）
  • 年月日: 2014-11-26
  • 招待講演
• [学会発表] Energy gap formation & gap states analysis in bilayer graphene (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio
  • 学会等名: Indo-Japan program on Graphene and related materials
  • 発表場所: JNCASR, Bangalore, India
  • 年月日: 2014-11-05
  • 招待講演
• [学会発表] Energy gap formation and gap states analysis in bilayer graphene under the ultra-high displacement (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio
  • 学会等名: Japan-Korea Joint Symposium on Semiconductor Physics and Technology
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17
  • 招待講演
• [学会発表] semiconducting properties in bilayer graphene under the ultara-high displacement (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio
  • 学会等名: IEEE INEC2014
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市）
  • 年月日: 2014-07-29
  • 招待講演
• [学会発表] 2層グラフェンにおけるギャップ内のキャリア応答と高キャリア密度下でのサブバンド散乱 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔
  • 学会等名: 日本表面科学会 第82回表面科学研究会
  • 発表場所: 東工大(東京都目黒区）
  • 年月日: 2014-07-25
  • 招待講演
• [学会発表] 電界印加による2層グラフェンのギャップ形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔
  • 学会等名: 第78回半導体・集積回路技術シンポジウム
  • 発表場所: 東京理科大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2014-07-17
  • 招待講演
• [学会発表] 2層グラフェンの外部電界印加によるギャップ形成とギャップ内準位の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔
  • 学会等名: 学振専門委員会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2014-06-10
  • 招待講演
• [学会発表] Quantum capacitance measurement of bilayer graphene (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio, K. Kanayama, T. Nishimura, and A. Toriumi
  • 学会等名: 225rd ECS meeting
  • 発表場所: Orlando,USA
  • 年月日: 2014-05-12
  • 招待講演
• [学会発表] 金属と接触したグラフェンの量子容量測定による状態密度の抽出と結合機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井福亮太, 長汐晃輔, 西村知紀, 鳥海明
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 厚木市・神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] レジストフリーコンタクト形成プロセスに基づくグラフェンの金属界面の理解 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔, 井福亮太, 森山喬史, 西村知紀 鳥海明
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 厚木市・神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] Metal/Graphene contact (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio
  • 学会等名: 4th A3 symp. on emerging materials
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Intrinsic graphene/metal contact (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio, R. Ifuku, T. Morivama T Nishimura and A
  • 学会等名: EEE International Electron Device Meeting
  • 発表場所: 米国・サンフランシスコ(招待講演)
  • 年月日: 2012-12-10
• [学会発表] グラフェンデバイスにおける界面の理解と制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔, 鳥海明
  • 学会等名: 第32回表面科学学術講演会シンポジウム講演
  • 発表場所: 仙台市・東北大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-11-21
• [学会発表] Estimaon of Metal-graphene Interaction Strength Through Quantum Capacitance Extraction of Graphene in Contact with Metal (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Ifuku, K. Nagashio, T. Nishimura and A Toriumi
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: 京都市・国際会議場
  • 年月日: 2012-09-26
• [学会発表] Estimation of Metal-graphene Interaction Strength Through Quanium Capacitance Extraction of Graphene in Contact with Metal (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Moriyama, K. Nagashio, T. Nishimura and A Toriumi
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: 京都市・国際会議場
  • 年月日: 2012-09-26
• [学会発表] 金属電極直下のグラフェンは本当にグラフェンか? (2012)
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔, 鳥海明
  • 学会等名: 筑波大学プレ戦略イニシアティブ講演会
  • 発表場所: つくば市・筑波大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-08-07
• [学会発表] Electrical transport properties of graphene in contact with Ni (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Moriyama, K. Nagashio, T. Nishimura and A Toriumi
  • 学会等名: MRS Spring Meeting
  • 発表場所: 米国・サンフランシスコ
  • 年月日: 2012-04-10
• [学会発表] グラフェン/金属コンタクトの理解と制御
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔
  • 学会等名: グラフェンコンソーシアム第2回研究講演会
  • 発表場所: 秋葉原，東京
  • 招待講演
• [学会発表] Si集積化の限界を超える –グラフェンFET実現へ向けて-
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔
  • 学会等名: SEMI FORUM
  • 発表場所: グランキューブ大阪，大阪
  • 招待講演
• [学会発表] Estimation of DOS in graphene in contact with metals by quantum capacitance measurment
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio, R. Ifuku, T. Nishimura, and A. Toriumi
  • 学会等名: The 40th Int. Symp. on Compound Semiconductors
  • 発表場所: Kove convention center, Hyogo
• [学会発表] DOS estimation of graphene in the contact structre by quantum capacitance measurment
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio, R. Ifuku, T. Nishimura and A. Toriumi
  • 学会等名: RPGR2013
  • 発表場所: Tokyo Tech Front, Tokyo
• [学会発表] Quantum capacitance measurements in monolayer & bilayer graphene
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio, K. Kanayama, T. Nishimura and A. Toriumi
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: Doshisha University, Kyoto
• [学会発表] Carrier response in band gap and multiband transport in bilayer graphene under the ultra-high displacement
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio, K. Kanayama, T. Nishimura, and A. Toriumi
  • 学会等名: IEEE International Electron Device Meeting (IEDM)
  • 発表場所: Washington, D.C., USA
• [図書] Frontiers of graphene and carbon nanotubes (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio, A. Toriumi
  • 総ページ数: 25
  • 出版者: Springer
• [図書] グラフェンの最先端技術と拡がる応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔, 鳥海明
  • 出版者: フロンティア出版
• [図書] グラフェンの機能と応用展望II (2012)
  • 著者名/発表者名: 長汐晃輔, 鳥海明
  • 出版者: フロンティア出版
• [備考] 東京大学マテリアル工学専攻 長汐研究室
  • URL: http://webpark1753.sakura.ne.jp/nagashio_lab/
• [備考] 東京大学マテリアル工学専攻長汐研究室
• [備考]
  • URL: http://www.adam.t.u-tokyo.ac.jp/top.html