単分子を架橋させた複合ナノ接合リングによる単分子の電気伝導測定

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20740236
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 大阪大学 (2010-2011); 独立行政法人理化学研究所 (2008-2009)
• 研究代表者: 根岸 良太 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30381586)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: ナノテクノロジー / ナノファブリケーション / 分子デバイス / 微細加工 / ナノギャップ / 自己組織化 / メゾスコピック / クーロンブロッケード

研究概要

本研究は、(1)これまで開発してきた微細加工プロセスの改良による超伝導材料や磁性材料など機能性材料からなるナノスケールサイズの溝構造を持つナノギャップ電極作製技術の確立、(2)ギャップ電極間へ高い電気伝導度が期待されるπ電子系分子(グラフェンを含む)を配置させた複合ナノ接合素子の作製と超伝導電流やスピンなどを単分子へ注入することによる新奇なキャリア輸送機構の観察、(3)チャンネル材料として成長グラフェンの利用を目標として行われた。具体的な研究成果は以下のとおりである。
(1)これまでの微細加工法にウエットエッチング技術を導入することにより、超伝導(Nb, Al)や強磁性(Co, Ni)体材料からなるナノギャップ構造作製プロセスの開発に成功した。
(2)分子デバイス作製のための高真空一貫装置を開発した。
(3)電極と分子を繋ぐアンカー構造がデバイスパラメータを決める一つの大きな要素であることを明らかにした。
(4)多温度ゾーンCVD法による成長グラフェンの層数制御法を確立した。
(5)成長グラフェンのキャリア輸送特性が、単層グラフェンの特性に類似していることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Carrier transport properties of the field effect transistors with graphene channel prepared by chemical vapor deposition (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Hiroki Hirano, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi, Kazuhiko Matsumoto, Yoshihiro Kobayashi
  • 雑誌名: Japan Journal of Applied Physics special Issue 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] 自己組織化分子リソグラフィーによるナノギャップ電極作製法の開発と応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Nishino, Ryota Negishi, Koji Ishibashi
  • 雑誌名: Journal Vacuum Society Japan 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Layer-by-layer growth of graphene layers on graphene substrates by chemical vapor deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Hiroki Hirano, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi, Kazuhiko Matsumoto, Yoshihiro Kobayashi
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: Vol.519 ページ: 6447-6452
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thickness control of graphene overlayer via layer-by-layer growth on graphene templates by chemical vapor deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Hiroki Hirano, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi, Kazuhiko Matsumoto, Yoshihiro Kobayashi
  • 雑誌名: Japan Journal of Applied Physics special Issue 巻: Vol.50 ページ: 06GE04-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of nanogap electrodes by the molecular lithography technique (2011)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Nishino, Ryota Negishi, Hirofumi Tanaka, Takuji Ogawa and Koji Ishibashi
  • 雑誌名: Japan Journal of Applied Physics 巻: Vol.50 ページ: 035204-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and single electron transport of Au nano-particles placed between Nb nanogap electrodes (2010)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Nishino, Ryota Negishi, Koji Ishibashi, Hiroaki Ozawa, Masahiro Kawao and Toshi Nagata
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: Vol.21 ページ: 225301-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] ハイブリッド型微細加工技術を用いた金ナノ粒子の単電子トンネルの観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 根岸良太、田中啓文
  • 雑誌名: Journal Vacuum Society Japan 巻: Vol.51, No.7 ページ: 428-432
  • 査読あり
• [学会発表] 酸化グラフェンデバイスの性能支配要因解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 根岸良太, 倉本一輝, 大野恭秀, 前橋兼三, 松本和彦, 小林慶裕
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛・松山大学
  • 年月日: 20120911-14
• [学会発表] Carrier transport properties of multilayer graphene with turbostratic structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi, Kazuhiko Matsumoto, Yoshihiro Kobayashi
  • 学会等名: 12^<th> International Conference on the Science and Application of Nanotubes
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 年月日: 20120624-29
• [学会発表] Carrier transport properties of turbostratic multilayer graphene grown by chemical vapor deposition (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi, Kazuhiko Matsumoto, Yoshihiro Kobayashi
  • 学会等名: International symposium on Carbon Nanotube Nanoelectronics
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20120611-13
• [学会発表] 乱層構造グラフェン電界効果トランジスタのキャリア輸送特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 根岸良太, 大野恭秀, 前橋兼三, 松本和彦, 小林慶裕
  • 学会等名: 第58回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 20120315-18
• [学会発表] Transport properties of field effect transistors with a graphene channel prepared by chemical vapor deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi, Kazuhiko Matsumoto, Yoshihiro Kobayashi
  • 学会等名: 24^<th> International Microprocesses and Nanotechnology conference
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20111024-27
• [学会発表] Investigation of the mobilities for field effect transistor with a graphene channel prepared by chemical vapor deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi, Kazuhiko Matsumoto, Yoshihiro Kobayashi
  • 学会等名: International workshop on quantum nanostructures and nanoelectronics
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20111003-04
• [学会発表] Evaluation of nano-contact in single electron device using nanogap electrode (2011)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Nishino, Ryota Negishi, Koji Ishibashi
  • 学会等名: International workshop on quantum nanostructures and nanoelectronics
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20111003-04
• [学会発表] Electrical transport properties of few layer graphene grown on graphene template by chemical vapor deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi, Kazuhiko Matsumoto, Yoshihiro Kobayashi
  • 学会等名: The 41^<th> Fulleren-Nanotubes-Graphene General Symposium
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20110905-07
• [学会発表] Stacking structure of graphene layers grown on graphene template using the sloped-temperature chemical vapor deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Hiroki Hirano, Yoshihiro Kobayashi, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi and Kazuhiko Matsumoto
  • 学会等名: The 30^<th> Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: Shiga, Japan
  • 年月日: 20110629-0701
• [学会発表] 多温度ゾーンCVD法により層状成長したグラフェンの積層構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 根岸良太, 平野博紀、小林慶裕, 大野恭秀, 前橋兼三, 松本和彦
  • 学会等名: 第58回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 20110324-27
• [学会発表] Thickness control of graphene overlayer via layer-by-layer growth on graphene templates by chemical vapor deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Hiroki Hirano, Yoshihiro Kobayashi, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi and Kazuhiko Matsumoto
  • 学会等名: The 22^<th> Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Kokura, Japan
  • 年月日: 20101109-12
• [学会発表] ラマン分光法と走査型原子間力顕微鏡によるグラフェン層状成長の観察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平野博紀、根岸良太, 小林慶裕, 大野恭秀, 前橋兼三, 松本和彦
  • 学会等名: 真空・表面科学合同講演会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 20101104-06
• [学会発表] Fabrication of field effect transistor arrays using alcohol reduced graphene oxide channel for sensing applications (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Kazuki Kuramoto, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi, Kazuhiko Matsumoto, Yoshihiro Kobayashi
  • 学会等名: International workshop on quantum nanostructures and nanoelectronics
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20101003-04
• [学会発表] Fabrication of Various Metallic Nanogap Electrodes using Molecular Ruler Technique (2010)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Nishino, Ryota Negishi, Hirofumi Tanaka, Takuji Ogawa and Koji Ishibashi
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20100922-24
• [学会発表] 多温度ゾーンCVD法によるグラフェン薄膜成長の温度依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 根岸良太、平野博紀, 小林慶裕, 大野恭秀, 前橋兼三, 松本和彦
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 20100914-17
• [学会発表] Layer-by-layer growth mechanism of graphene on graphene templates by chemical vapor deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Hiroki Hirano, Yoshihiro Kobayashi, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi and Kazuhiko Matsumoto
  • 学会等名: The 39^<th> Fulleren-Nanotubes General Symposium
  • 発表場所: kyoto, Japan
  • 年月日: 20100905-07
• [学会発表] Fabrication of nanogap electrode using molecular ruler technique (2010)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Nishino, Ryota Negishi, Hiroaki Ozawa and Koji Ishibashi
  • 学会等名: SSSJ-A3 Foresight joint symposium on nanomaterials and nanostructures
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20100705-07
• [学会発表] 多温度ゾーンCVD法によるグラフェン層状成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 根岸良太、平野博紀, 小林慶裕, 大野恭秀, 前橋兼三, 松本和彦
  • 学会等名: 第57回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 20100317-20
• [学会発表] 分子定規法と電子描画法により作製したNbナノギャップ電極を用いた単電子トランジスタの電子輸送特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西野貴幸、根岸良太、河尾真宏, 永田央、小澤寛晃、石橋幸治
  • 学会等名: 第57回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 20100317-20
• [学会発表] Raman spectroscopy of few-layer graphene grown on graphene flakes (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Hiroki Hirano, Yoshihiro Kobayashi, Yasuhide Ohno, Kenzo Maehashi and Kazuhiko Matsumoto
  • 学会等名: The 38^<th> Fulleren-Nanotubes General Symposium
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20100302-04
• [学会発表] Electronic transport properties of single electron transistor using superconducting Nb nanogap electrodes (2009)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Nishino, Ryota Negishi, Hiroaki Ozawa and Koji Ishibashi
  • 学会等名: International Symposium on Nanostructures and Nano-Devices
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 20091130-1204
• [学会発表] Fabrication of single electron transistor using superconducting Nb nanogap electrodes (2009)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Nishino, Ryota Negishi, Hiroaki Ozawa and Koji Ishibashi
  • 学会等名: International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 20091116-19
• [学会発表] Fabrication of superconducting and ferromagnetic nanogap electrodes using a combination of the conventional lithographic and molecular ruler techniques (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Takayuki Nishino, Koji Ishibashi, Hirofumi Tanaka and Takuji Ogawa
  • 学会等名: Micro and Nano Engineering 2009(MNE09)
  • 発表場所: Ghent, Belgium
  • 年月日: 20090928-1001
• [学会発表] Carbon Nanotube Quantum Dot made by Molecular Lithography Technique (2009)
  • 著者名/発表者名: Maki Shimizu, Ryota Negishi, Hikota Akimoto and Koji Ishibashi
  • 学会等名: 35th International conference on Micro & Nano engineering(MNE09)
  • 発表場所: Ghent, Belgium
  • 年月日: 20090928-1001
• [学会発表] 分子定規法と電子描画法の併用による超伝導Nbナノギャップ電極の作製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西野貴幸、根岸良太、小澤寛晃、石橋幸治
  • 学会等名: 第56回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 20090330-0402
• [学会発表] Fabrication of superconducting nanogap electrodes using a combination of self-assembled monolayer and conventional lithographic techniques (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Takayuki Nishino, Tomohiro Yamaguchi and Koji Ishibashi
  • 学会等名: Micro and nano Engineering 2008(MNE08)
  • 発表場所: Athens, Greece
  • 年月日: 20080915-18
• [学会発表] 分子定規法と電子線描画法の併用による超電導ナノギャップ電極の作製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 根岸良太、西野貴幸、山口智弘、石橋幸治
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 20080902-05
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.ap.eng.osaka-u.ac.jp/nanomaterial/
• [備考] 22th International Microprocesses and Nanotechnology Conference 2009," Most Impressive Poster" T. Nishino, R. Negishi, H. Ozawa, K. Ishibashi.受賞歴