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グラフェンNEMS複合機能素子によるオートノマス・超高感度センサー技術の創製

研究課題

研究課題/領域番号 25249043
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

水田 博  北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授(移行) (90372458)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2013年度)
配分額 *注記
26,650千円 (直接経費: 20,500千円、間接経費: 6,150千円)
2013年度: 26,650千円 (直接経費: 20,500千円、間接経費: 6,150千円)
キーワード先端機能デバイス / マイクロ・ナノデバイス / スマートセンサ情報システム / マイクロマシン / ナノ材料
研究概要

複合集積NEMSセンサー・パワーマネジメント素子技術と、グラフェンナノデバイス技術を融合させて、①少数吸着分子によるダルトンレベル質量変化検出と電荷移動検出を可能とする振動チャネル型グラフェンナノリボン(GNR)トランジスタの設計・作製と評価(タスク【T1】)、②GNR-基板間の短距離力を設計・制御して、エネルギー可逆型NEMSスイッチを可能とする不揮発性グラフェン・パワーマネジメント素子の設計・作製と評価(タスク【T2】)、③アトムスケールから等価回路解析レベルまでをカバーする集積モノレイヤーセンサーシステム設計・解析用マルチスケール・シミュレーション技術の構築と、原子分解能走査透過型電子顕微鏡を駆使したGNR上分子吸着状態の微視的解明(タスク【T3】)、を推進した。
タスク【T1】では、サスペンデッドGNRをOut-of-plane型振動チャネルとして用いる共鳴チャネル型GNRトランジスタ構造(RCGFET)を採用し、3次元有限要素解析と第一原理計算を併用したシミュレーションを用いて、RCGFETの質量感度SのGNRの寸法・形状依存性を明らかにした。タスク【T2】では、対局する片持ちグラフェンカンチレバーを可動チャネルとする新奇な不揮発型3端子グラフェンNEMSスイッチを考案し、3次元有限要素解析を用いて、そのプル・イン電圧、プル・アウト電圧の基本設計を行った。タスク【T3】では、機械的剥離法とCVD法により作成したグラフェン薄膜をTEMグリッド上に転写したサンプルに対して、ヘリウムイオンビーム照射量を変化させた際の原子構造変化を、高解像度TEMで直接観察することに成功した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Point defect-induced transport gap widening in the downscaled graphene nanoribbon device2013

    • 著者名/発表者名
      Manoharan M. and Hiroshi Mizuta
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 64 ページ: 416-423

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2013.07.094

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] He+ ion beam based nanofabrication and characterization of downscaled graphene nanodevices2013

    • 著者名/発表者名
      H. Mizuta, S. Hang, N. Kalhor, S. A. Boden and Manoharan M., Z. Moktadir
    • 学会等名
      II Bilateral Italy-Japan Seminar Silicon nanoelectronics for advanced application
    • 発表場所
      Lago Garda, Italy
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Study of carrier transport for graphene nanoribbons with He+ ion induced point defects and edge irregularities2013

    • 著者名/発表者名
      H. Mizuta, Z. Motadir, S. Hang, N. Kalhor, J. Reynolds, K. Higashimine, Manoharan M.
    • 学会等名
      15th International Symposium on “Ultrafast Phenomena in Semiconductors” (15-UFPS)
    • 発表場所
      Vilnius, Lithuania
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Helium ion beam based novel fabrication of downscaled graphene nanodevices2013

    • 著者名/発表者名
      H. Mizuta, Z. Motadir, S. Hang, N. Kalhor, J. Reynolds, T. Iwasaki, M. Schmidt, Manoharan M.
    • 学会等名
      The 15th Takayanagi Kenjiro Memorial Sympojium
    • 発表場所
      Shizuoka University
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of Graphene Double Quantum Dot Devices by He-ion Beam Milling2013

    • 著者名/発表者名
      N. Kalhor, S. A. Boden, S. Hang, Z. Moktadir and H. Mizuta
    • 学会等名
      Imaginenano Graphene 2013
    • 発表場所
      Bilbao, Spain
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Catalyst free PECVD nanocrystalline graphene on insulator2013

    • 著者名/発表者名
      Z. H. A. Hamid, C. Xu, M. E. Schmidt, H. Mizuta, M. Cooke and H. M. H. Chong
    • 学会等名
      Imaginenano Graphene 2013
    • 発表場所
      Bilbao, Spain
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Ultra-fine Graphene Nanoelectronic Devices Carved with Tightly Focused Helium Ion Beam2013

    • 著者名/発表者名
      S. Hang, Z. Moktadir and H. Mizuta
    • 学会等名
      Graphene Week 2013
    • 発表場所
      Chemniz, Germany
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Sharp edged sub-20 nm graphene single-electron devices by Helium ion beam milling technique2013

    • 著者名/発表者名
      N. Kalhor, S. Hang, T. Iwasaki, Z. Moktadir, S. Boden, Manoharan M. and H. Mizuta
    • 学会等名
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia, Symposium C: Advanced Nano Carbon Devices and Materials
    • 発表場所
      Doshisha University, Kyoto
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Predominant role of the point defects in armchair graphene nanoribbon devices2013

    • 著者名/発表者名
      Manoharan M. and H. Mizuta
    • 学会等名
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia, Symposium C: Advanced Nano Carbon Devices
    • 発表場所
      Doshisha University, Kyoto
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Adsorption of CO2 and NH3 molecules on armchair graphene nanoribbons and its electronic states and transport properties2013

    • 著者名/発表者名
      Manoharan M., S. Inoue and H. Mizuta
    • 学会等名
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia, Symposium C: Advanced Nano Carbon Devices
    • 発表場所
      Doshisha University, Kyoto
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Uniformity of large area plasma-enhanced chemical vapor deposited nanocrystalline graphene2013

    • 著者名/発表者名
      M. E. Schmidt, C. Xu, M. Cooke, H. Mizuta and H. M. H. Chong
    • 学会等名
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia, Symposium C: Advanced Nano Carbon Devices
    • 発表場所
      Doshisha University, Kyoto
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Metal-Insulating transition in disordered graphene nanoribbons controlled by helium ion irradiation2013

    • 著者名/発表者名
      Z. Moktadir, S. Hang, J. Reynolds, K. Higashimine, M. Manoharan and H. Mizuta
    • 学会等名
      2013 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2013)
    • 発表場所
      Hilton Fukuoka Sea Hawk, Fukuoka
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Role of the edge states and the point defects on electronic transport in bilayer graphene field effect transistors2013

    • 著者名/発表者名
      Z. Motadir, S. Hang, S. Saito and H. Mizuta
    • 学会等名
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia, Symposium C: Advanced Nano Carbon Devices and Materials
    • 発表場所
      Doshisha University, Kyoto
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Metal-Insulating transition in disordered graphene nanoribbons controlled by helium ion irradiation2013

    • 著者名/発表者名
      Z. Moktadir, S. Hang, J. Reynolds, K. Higashimine, M. Manoharan and H. Mizuta
    • 学会等名
      5th International Conference on Recent Progress in Graphene Research
    • 発表場所
      Tokyo Institute of Technology, Tokyo
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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