半絶縁性SiC上ウェハスケールグラフェンはエレクトロニクス応用に最適なのか？

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18H01889
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分30010:結晶工学関連
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 乗松 航 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (30409669)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: グラフェン / 表面 / 界面構造

研究成果の概要

本研究では、SiC熱分解法により成長したグラフェンのキャリア移動度に影響を与える因子とその寄与を明らかにするために研究を行った。得られた実験結果から、グラフェンの質については他の手法との顕著な差はない一方で、熱分解後のSiC基板における欠陥が移動度を低下させていることが示唆された。グラフェン/SiC界面構造の影響について、高圧水素によるインターカレーションを行い、インターカレーションの初期過程における微視的メカニズムを明らかにした。また、本研究で確立した大面積グラフェン転写技術を用いて、mmスケールのツイスト2層グラフェンの作製とその電子状態観測にも成功した。

自由記述の分野

表面構造物性

研究成果の学術的意義や社会的意義

学術的意義：基板や界面構造の原子レベルの構造が、グラフェンの移動度に影響を与える関係が明確になった。インターカレーションメカニズムについては、グラフェンと同じ六員環構造を持つバッファー層を水素が透過し、その後界面を拡散することが明らかになった。
社会的意義：グラフェンのエレクトロニクス応用のために、そのキャリア移動度をさらに向上する指針となる結果が得られた。これまでマイクロメートルスケールでしか得られていないツイスト2層グラフェンについて、ミリメートルサイズでの試料作製技術を確立し、そのバンド変調も明らかになったことで、ツイストロニクスの展開が広がると期待される。