| 研究課題/領域番号 |
16K14223
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
村上 勝久 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (20403123)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | グラファイト / 黒鉛層間化合物 |
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| 研究実績の概要 |
これまで学術的な物性研究の興味の範疇に留まっていたグラファイト層間化合物のデバイス応用に向けた、絶縁基板上へのグラファイト層間化合物の集積化技術の確立を目的としている。独自に開発したGa蒸気触媒CVD法を用いて絶縁基板上に直接成膜した厚膜グラファイトに各種原子を層間挿入した層間化合物基板を作成し、電気特性、熱伝導率等を評価する。更に、層間化合物を用いた新しいデバイス応用を実証することを目指す。
初年度は、Ga蒸気触媒CVD法を用いて石英基板上に厚膜グラファイト成膜の条件だしを行った。キャリアガスの流量を減らすことで、グラファイト成膜速度が向上することが分かった。また、水素ガスの導入量によってグラファイトの結晶性や成膜速度を制御可能であることを明らかにし、石英基板上への厚膜グラファイトの成膜条件を見出した。次に、デバイス加工に向けて、グラファイト基板のフォトリソグラフィーと酸素プラズマエッチングによるパターニング条件の探索を行った。更に、成膜したグラファイト基板に真空加熱処理を施すことにより、グラファイト基板の仕事関数が減少することをケルビンプローブ顕微鏡測定により明らかにした。デバイス応用として、本手法を用いて仕事関数を低下させたグラファイト電極を用いた、グラファイト/酸化膜/半導体積層構造の平面型電子放出デバイスを試作し評価したところ、従来型の金属/酸化膜/半導体積層構造の平面型電子放出デバイスを比較して、電子放出効率と電子放出密度が1000倍向上することを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
石英基板上への厚膜グラファイトの成膜技術を確立し、更に真空加熱によりグラファイトの仕事関数を低下させることができることを見出し、今年度の目標を達成できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
石英基板上に成膜した厚膜グラファイト基板へのアルカリ金属ドーピングによる黒鉛層間化合物の作成手法の開発を行う予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度筑波大学から産総研に異動したため、研究環境整備に時間がかかり、厚膜グラファイト成膜装置の稼働が遅くなり、当初計画していたよりも共用装置使用料や消耗品使用量が減ったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
当初の計画通り、黒鉛層間化合物の作製に必要な試薬やCVD原料ガス及び共用設備使用料として使用する。
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