• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2014 年度 実績報告書

半導体デバイス応用を目指したグラフェンナノリボンの創製

研究課題

研究課題/領域番号 13F03352
研究機関九州大学

研究代表者

吾郷 浩樹  九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (10356355)

研究分担者 SOLIS-FERNANDEZ Pablo  九州大学, 先導物質化学研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードグラフェン / ナノリボン / ドーピング
研究実績の概要

グラフェンは1万cm2/Vsを超える高い移動度に加え、透明性が高く、また機械的にも柔軟であることから、フレキシブルデバイス、ウェアラブルデバイスから高周波デバイス、センサーなど様々な応用が活発に研究されている。しかし、グラフェンがバンドギャップを持たないことが、こういった応用の実現における大きな障害になっている。本研究では、バンドギャップを開くことができるグラフェンナノリボンをトップダウンで作製する技術を開発するとともに、実際のデバイスの可能性を検討することを目標としている。昨年度の研究を通じて、非常に高密度に配向したグラフェンナノリボンを作製することに成功している。当該年度はこの知見をさらに発展させるため、トップダウンで作製したグラフェンナノリボンに化学修飾を行い、ナノリボンのp型、n型の極性制御に関する研究を行った。種々の分子を検討した結果、ジアゾニウム塩およびアミン分子がそれぞれp型、n型のドーパントとして作用することを見出した。さらにグラフェンナノリボンに存在するエッジがこれらの分子の吸着サイトとして有効であり、グラフェン格子に欠陥も生じないことを実験的に示すことができた。他にも、グラフェンに生じた原子レベルの欠陥が物性に与える影響について、スペインのグループと共同研究を行うことができた。プラズマ酸化により低密度の欠陥を制御しながらグラフェンに導入することができた。また、STMやトランジスタ特性の測定により、欠陥の導入量が物性に影響を与えること、グラフェンがp型になることなどを見出した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

単結晶基板上でのグラフェンシートの金属ナノ粒子によるエッチング作用を用いた新規なグラフェンナノリボンの合成法を確立することができた。さらにグラフェンデバイスの動作に重要となる、デバイスの極性制御も化学修飾によって実現しており、目標に向かって研究は順調に進展しているといえる。

今後の研究の推進方策

当該年度に行ったグラフェンナノリボンの化学修飾に関する研究を進めている過程で、電場によってグラフェンのドーピングレベルを制御できるという非常に興味深い現象を見出した。この方法は共有結合を用いないので、グラフェンへのダメージがほとんどないという利点も有している、今後、この研究シーズを発展させて、メモリーへの応用研究などを推進していく予定である。また、フレキシブルデバイス化の方向に関しても検討を行う計画をしている。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Tunable Doping of Graphene Nanoribbon Arrays by Chemical Functionalization2015

    • 著者名/発表者名
      P. Solis-Fernandez, M.A. Bissett, M. Tsuji, H. Ago
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 7 ページ: 3572-3580

    • DOI

      10.1039/C4NR07007K

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Controlled van Der Waals Epitaxy of Monolayer MoS2 Triangular Domains on Graphene2015

    • 著者名/発表者名
      H. Ago, H. Endo, P. Solis-Fernandez, R. Takizawa, Y. Ohta, Y. Fujita, K. Yamamoto, M. Tsuji
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 7 ページ: 5265-5273

    • DOI

      10.1021/am508569m

  • [雑誌論文] Synthesis of High-Density Arrays of Graphene Nanoribbons by Anisotropic Metal-Assisted Etching2014

    • 著者名/発表者名
      H. Ago, Y. Kayo, P. Solis-Fernandez, K. Yoshida, M. Tsuji
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 78 ページ: 339-346

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2014.07.010

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Controlled Generation of Atomic Vacancies in Chemical Vapor Deposited Graphene by Microwave Oxygen Plasma2014

    • 著者名/発表者名
      R. Rozada, P. Solis-Fernandez, J.I. Paredes, A. Martinez-Alonso, H. Ago, J.M.D. Tascon
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 79 ページ: 664-669

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2014.08.015

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Tuning the electronic properties of graphene nanoribbons by chemical functionalization2015

    • 著者名/発表者名
      P. Solis-Fernandez., M. Tsuji., H. Ago
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-11
  • [備考] 九州大学 先導物質化学研究所 ナノマテリアル化学研究室(吾郷研究室)

    • URL

      http://ago.cm.kyushu-u.ac.jp/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi