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最終年度は、(1)グラフェン/基板間への2次元銀構造の作製と(2)表面増強ラマン散乱分光(SERS)応用に取り組んだ。(2)では(1)で作製した構造のラマン散乱光増強特性と化学的耐性を評価した。以下それぞれについて詳述する。
(1)では、まずSiO2/Si基板上にスパッタリング法で銀を堆積させた。蒸着レート約0.1 nm/sで2～6 nm（膜厚換算）を堆積させると、532 nmの波長に適したSERS銀微粒子が得られることが分かった。続いて、化学気相成長法で合成したミリメートルスケールの単結晶グラフェンをAg/SiO2/Si基板上に転写し、銀微粒子を2次元空間に閉じ込めた。銀微粒子表面はSi基板と比べてラフな凹凸構造を有し、通常の転写法ではグラフェンが剥離しやすい問題があった。サポート材の除去前に真空アニール(～1 Pa、約200 ℃)プロセスを加えることで、グラフェンの剥離頻度を低減することに成功した。
(2)では、(1)で作製したグラフェン/Ag/SiO2/Si構造(G-SERS)のラマン散乱ピークの増強度を調べ、平均約10倍のピーク増強効果を基板全域にもつことが分かった。また、ピーク増強度の最大値は約25倍であった。続いてG-SERSの塩酸中および加熱環境での耐性を評価した。その結果、グラフェンが銀微粒子の保護膜として働き、濃塩酸中および大気中加熱環境(<400 ℃)でもSERSを発生できることを明らかにした。また、単層より2層グラフェンの方が耐性が高く、800 ℃の真空中加熱(～1 Pa)にも耐えうることを示した。以上に加え、G-SERS基板は堆積した分子(ローダミン6Gなど)の検出も可能なため、過酷な環境下での分子センサーや、 強酸や高温中での化学反応の追跡といった、新規のSERS応用へ適用できることを示した。
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