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2016 年度 実施状況報告書

ホットメッシュ法によるグラフェンオンペンタセンの創製とその相対論的粒子の移動機構

研究課題

研究課題/領域番号 15K04611
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

部家 彰  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (80418871)

研究分担者 松尾 直人  兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (10263790)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードホットメッシュ堆積 / ペンタセン気相重合 / グラフェン/ペンタセン積層構造 / 触媒体 / ペリペンタセン / Ni担持W / 水素化
研究実績の概要

本年度はホットメッシュ堆積法(ペンタセン気相重合法)により、グラフェン/ペンタセン積層構造を作製し、2次元材料(グラフェン)と3次元材料(ペンタセン)間の相対論的粒子の移動機構を解明するため、まず、グラフェン膜の形成機構の解明とその高収率化を目指した。
ペンタセンを原料としてグラフェンを効率よく形成するには加熱触媒体上での分解反応を促進する必要があり、触媒体を複数設置することで触媒体が1つの場合に比べてペンタセン分解種の気相重合反応を促進しグラフェン(ペリペンタセン)を形成できることが明らかとなった。この反応機構の解明に関する検討を行った結果、ペンタセンとジヒドロペンタセン(ペンタセンの分解種)がW表面で反応することで、ペリペンタセンが形成されている可能性が見出された。また、1つの触媒体でも分解を促進できるよう、触媒体であるタングステン(W)表面にニッケル(Ni)を担持し、その特性についても検討した。Ni担持W触媒体の使用可能温度は1400℃程度であった。石油精製過程におい、W触媒では水素化分解が起こりやすく、Ni触媒では水素化が促進されることが報告されているが、ペンタセンにおいても同様の反応が起こっていることが示唆された。また、ペンタセン分子の分解温度(水素化温度)をNi担持することで低温化できることも明らかとなった。
次年度は本手法で形成したグラフェンの粒径・欠陥密度の定量評価を行うと共に、グラフェン/ペンタセン積層構造を作製し、その電気特性を評価する予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

計画では本年度中にグラフェン膜の品質向上およびグラフェン/ペンタセン積層構造を作製する予定であったが遅れている。しかし、重合反応の解明、触媒体の検討・改良により、極薄膜のグラフェンを従来に比べ、安定して形成できるようにしたため、グラフェン/ペンタセン積層構造を作製することは問題なく進められると考えている。

今後の研究の推進方策

まず、本年度得た結果を元にグラフェン膜の品質向上およびグラフェン/ペンタセン積層構造を作製し、構造や電気特性を評価する。

次年度使用額が生じた理由

作製した試料の構造評価を民間分析センターで行う予定であったが、少し作製条件を変えた試料と比較した方が反応機構を明らかにできると考えられたため、分析依頼を先延ばしにした。

次年度使用額の使用計画

分析費用として使用する。作製した試料の構造評価を民間分析センターで行い、反応機構のさらなる解明を試みる。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2017 2016

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] Ni担持Wメッシュを用いたペンタセンの分解2017

    • 著者名/発表者名
      部家 彰、山崎 良、松尾 直人
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-15
  • [学会発表] 2段Wメッシュを用いたHMD法によるグラフェン作製2017

    • 著者名/発表者名
      植林 暉仁、部家 彰、松尾 直人
    • 学会等名
      材料物性工学談話会
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2017-01-13
  • [学会発表] 加熱金属線を用いたペンタセンの分解とグラフェン系有機膜の形成2016

    • 著者名/発表者名
      部家 彰、松尾 直人
    • 学会等名
      電子情報通信学会 電子ディスプレイ/シリコン材料・デバイス 研究会
    • 発表場所
      奈良先端科学技術大学院大学(奈良県生駒市)
    • 年月日
      2016-12-12
  • [学会発表] Study on graphene formation by Hot mesh deposition2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fuji, Akira Heya. Naoto Matsuo
    • 学会等名
      The 23rd International Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and Devices
    • 発表場所
      龍谷大学響都ホール(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-07-07
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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