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2017 年度 実績報告書

触媒金属蒸気を利用したh-BN上へのグラフェンのCVD直接成長

研究課題

研究課題/領域番号 16K14446
研究機関東京大学

研究代表者

長汐 晃輔  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20373441)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワードCVD / 直接成長 / グラフェン / h-BN
研究実績の概要

次世代半導体チャネル材料として期待される2層グラフェンのギャップ形成には,原子レベルで平坦かつ酸化物基板からの荷電不純物の影響を抑えるh-BNとの複層化が重要である.h-BN上への直接成長が期待されるが,h-BNにはグラフェン成長に必要な触媒作用は存在しないためh-BN上への成長は困難である.そこで,触媒機能としてCu蒸気を外部から導入し,h-BN上へのグラフェン成長を試みた.3ゾーンのCVD炉を立ち上げ,炉内の温度分布の調整を行い,Cuを高温域に置くことでCu蒸気によるCH4の分解によるh-BN上への成長を試みた.しかしながら,金属触媒を色々検討したもののh-BN上へのグラフェンの成長は困難であった.そこで,大きく方針を変え,グラフェンと異なりバンドギャップを有する2次元結晶であるMoS2のCVD成長を試みた.SiO2/Si基板上に3角形状の単層MoS2の形成に成功した.PL計測により,このMoS2は,成長の際にSiO2からのドーピングの影響により発光強度が強いが,SiO2とは化学的な結合はとっていないことが明らかとなった.また,2次元結晶の機械的なヘテロ構造作成手法を検討した.レンズ形状のPDMS/PMMAを用いて,バルクh-BN結晶上にグラフェン転写を試みた結果,PMMAのガラス転移温度以上に加熱することで,粘性が低下し,密着性向上により転写が容易になり,複層化できることが分かった.しかしながら,高温でピックアップすると50%程度の確立でh-BNが割れることを確認した.様々な検討を行った結果,高温で接触後,ガラス転移温度以下まで冷却し,PMMAを硬化させた後,ピックアップすることで,割れることなく複層化が可能であることがわかった.

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2017 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 8件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] ”Transport properties of the top and bottom surfaces in monolayer MoS2 grown by chemical vapor deposition”,2017

    • 著者名/発表者名
      S. Kurabayashi, and K. Nagashio,
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 9 ページ: 13264-13271.

    • DOI

      DOI:10.1039/C7NR05385A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical Integrity and Anisotropy in Dielectric Breakdown of Layered h-BN Insulator2017

    • 著者名/発表者名
      K. Nagashio, Y. Hattori, N. Takahashi, T. Taniguchi, K. Watanabe, J. Bao
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 79 ページ: 91-97

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecularly-thin Anatase field-effect transistors fabricated through the solid state transformation of titania nanosheets2017

    • 著者名/発表者名
      S. Sekizaki, M. Osada, and K. Nagashio,
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 9 ページ: 6471&-6477

    • DOI

      DOI: 10.1039/C7NR01305A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystalline Graphdiyne Nanosheets Produced at a Gas/Liquid or Liquid/Liquid Interface2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka Ryota、Sakamoto Ryota、Hoshiko Ken、Sasaki Sono、Masunaga Hiroyasu、Nagashio Kosuke、Nishihara Hiroshi
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc

      巻: 139 ページ: 3145~3152

    • DOI

      DOI: 10.1021/jacs.6b12776

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental detection of active defects in few layers MoS2 through random telegraphic signals analysis observed in its FET characteristics2017

    • 著者名/発表者名
      Fang Nan、Nagashio Kosuke、Toriumi Akira
    • 雑誌名

      2D mater

      巻: 4 ページ: 015035~015035

    • DOI

      DOI:10.1088/2053-1583/aa50c4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Graphene field-effect transistor application -Electric band structure of graphene in transistor structure extracted from quantum capacitance-",2017

    • 著者名/発表者名
      K. Nagashio
    • 雑誌名

      J. Mater. Res.

      巻: 32 ページ: 64

  • [学会発表] [Invited] "Interface engineering for 2D electonics"2017

    • 著者名/発表者名
      K. Nagashio
    • 学会等名
      2017 NEA Symposium of Emerging Materials Innovation, (October, 18, 2017, Lotte hotel, Soul, Korea).
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] [Invited] "Interface engineering for 2D layered semiconductors"2017

    • 著者名/発表者名
      K. Nagashio,
    • 学会等名
      2017 PKU-UTokyo nano-carbon summer camp, (July, 27, 2017, Hongo, UTokyo (Tokyo))
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] [Invited] "Gap engineering and reliability study for 2Delectronics"2017

    • 著者名/発表者名
      K. Nagashio
    • 学会等名
      6th Int. Conf. on Semiconductor Technology for ULSI & TFT,(May. 23, 2017, Schloss Hernstein, Hernstein, Austria).
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] [Invited]"Interface engineering for 2D electonics".2017

    • 著者名/発表者名
      K. Nagashio,
    • 学会等名
      Nippon-Taiwan Workshop, (Feb. 18, 2017, Kwansei Gakuin Univ. Sanda, Hyogo)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] [招待講演]2次元原子層半導体における層状ヘテロ界面の理解と制御,2017

    • 著者名/発表者名
      長汐晃輔
    • 学会等名
      第36回電子材料シンポジウム, (2017年11月9日,長浜ロイヤルホテル,(滋賀県長浜市)).
    • 招待講演
  • [学会発表] [12][招待講演] "2次元層状チャネルFETの電子輸送特性及び界面特性"2017

    • 著者名/発表者名
      長汐晃輔
    • 学会等名
      応用電子物性分科会研究例会, (2017年10月19日,東工大,(東京都目黒区)).
    • 招待講演
  • [学会発表] "2次元原子膜応用のためのゲートスタック形成"2017

    • 著者名/発表者名
      長汐晃輔
    • 学会等名
      [招待講演] 2017真空・表面科学合同講演会, (2017年8月17日,横浜市立大,(横浜市)).
    • 招待講演
  • [学会発表] [招待講演] "グラフェンの伝導特性"2017

    • 著者名/発表者名
      長汐晃輔
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会「特別企画」二次元物質の科学, (2017年3月16日, 慶応大学, 日吉, ( 神奈川)).
    • 招待講演
  • [図書] "グラフェンの伝導特性とエネルギーギャップ形成", 二次元物質の科学, CSJカレントレビュー, 第26号,2017

    • 著者名/発表者名
      長汐晃輔
    • 総ページ数
      p61-67.
    • 出版者
      日本化学会編 化学同人
  • [図書] "2次元層状チャネルFETの電子輸送特性"2017

    • 著者名/発表者名
      長汐晃輔
    • 総ページ数
      133-138.
    • 出版者
      応用電子物性分科会誌
  • [備考] 東京大学マテリアル工学専攻・長汐研究室

    • URL

      http://webpark1753.sakura.ne.jp/nagashio_lab/

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公開日: 2018-12-17  

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