| 研究課題/領域番号 |
17K05103
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
市川 洋 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10314072)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ZnOナノロッド / センサー / グラフェン |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、グラフェン／ZnOナノロッド／グラフェンのサンドイッチ構造を作製し、フレキシブルで高感度なフォースセンサー創成を目論んでいる。そのために、グラフェン上へのZnOナノロッド直接成長メカニズムの解明と条件最適化を行い、フレキシブル高感度フォースセンサーの試作と実験を行う。本年度は、グラフェンの均一・大面積作製技術の確立、グラフェン上へのZnOナノロッドの成長実験を行った。
予備的な実験は、グラフェン原料としてカンファー（樟脳）等を用いた大気圧熱CVDプロセスで行っていたが、基板上に作製されるグラフェンの均一性は高くなく、大面積化には不向きである。ZnOナノロッドへの転写用、ナノロッドの基体用としてのグラフェンの均一・大面積化のため、減圧CVD装置の構築を行い、作製できたグラフェンに対して、ZnOナノロッドの成長実験を行った。その結果、１）メタン・水素・アルゴンの混合ガスを用いてCVD処理を行った。ガスの分圧比、成長温度・温度プロファイルを変えて実験を行い、水素の分圧比がグラフェン結晶の密度・形状・成長率を制御できる。アルゴンリッチの条件で単層グラフェンは作製できることがわかった。２）グラフェンは、500℃以下の酸素雰囲気では蒸発しないことが判明した。400℃の酸素熱処理によるグラフェンの結晶性を調べたところ、炭素欠陥密度は、酸素雰囲気の熱処理時間で増やすことができることがわかった。３）CVDグラフェンを石英等の基板に転写し、水熱合成法でZnOナノロッドの直接成長を試みた。上記酸素熱処理で炭素欠陥密度を制御したグラフェンに対して、グラフェン上の炭素欠陥密度で直接成長する配向成長ZnOナノロッドの密度を制御できることがわかった。
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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
当初計画した２項目：グラフェンの均一・大面積作製技術の確立、グラフェン上へのZnOナノロッドの成長実験を行い、次年度につながる貴重なデータは充分に得られたと考えている。しかしながら、減圧CVDへの適用してさらなるグラフェンの均質化を狙い購入した「高周波電源システム」については、納入が遅れ、減圧CVDに設置したプラズマ発生実験をを充分に行えず、明確な効果確認には至っていないことが進展評価の減点に繋がっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
速やかに、「高周波電源システム」を減圧CVD装置に適用し、グラフェンの均質化向上を諮る。
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