| 研究課題/領域番号 |
15H03530
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| 研究機関 | 九州大学 |
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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)
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| 研究分担者 |
水野 清義 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (60229705)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ナノ材料 / グラフェン / マイクロ・ナノデバイス / 結晶成長 / 触媒・化学プロセス |
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| 研究実績の概要 |
炭素からなる究極的な二次元材料であるグラフェンは、極めて高いキャリア移動度を示すことからエレクトロニクスへの応用が期待されている。しかし、単層グラフェンはゼロギャップ半導体であることが、応用を進める上で大きな障害となっており、AB積層二層グラフェンはそれを解決する一つの手段として期待されている。本研究ではAB積層二層グラフェンを選択的に合成する新規な方法を開発するとともに、ダブルゲート構造をもつトランジスタの大規模アレーの創出を目指している。
当該年度は、CuとNiをサファイア単結晶基板に堆積・加熱することによりCu-Ni合金を作り出して炭素溶解度を制御して、二層グラフェンの成長を実現することを試みた。検討の結果、Cu-Niの組成比に加え、CVD合成中のプロファイルが二層グラフェンの割合に大きな影響を与えることを見出した。XRDやXPS測定からは、CVD中にCuとNiが合金化して、Cu-Ni(111)面を表面にもつことが確認された。Cu-Ni組成比、そしてCVD温度や冷却プロセスなどの系統的な検討を行った結果、90%以上の被覆率をもつ二層グラフェンを合成することに成功した。
二層グラフェンの積層様式に関して、ラマン分光やLEEMによる解析を行った。その結果、70-80%が上下層のグラフェンが同じ方位を向いたAB積層であることが明らかとなった。二層目が一層目の下に成長すること、CVDプロファイルが二層の割合に影響することなど、新たな知見を踏まえ、新規な二層グラフェンの成長モデルを提案することができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
Cu-Ni合金とCVD条件の系統的な研究を通じて、90%以上の被覆率を有する二層グラフェンを成長させることに成功したため。
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| 今後の研究の推進方策 |
二層グラフェンの選択成長は十分なレベルに達したが、その積層様式をさらに制御していく必要があると考えており、現在の70-80%のAB積層の割合をさらに向上させるべく研究を推進する。さらに、現在進めているダブルゲート・トランジスタの作製と評価を継続して進める。またグラフェン研究をさらに包括的に発展させる方針である。
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