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2022 年度 実績報告書

カリウム修飾積層グラフェンの物性解明と二次元層状物質用ウエハへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 20H02191
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

山田 貴壽  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究チーム長 (30306500)

研究分担者 小川 修一  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (00579203)
岡崎 俊也  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 副研究センター長 (90314054)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードグラフェン / 電気特性 / カリウム / XPS
研究実績の概要

高移動度を有するカリウム修飾・積層グラフェンの物性を解明し、二次元デバイス用基板としての応用を探索することを目的としている。2022年度は、カリウム修飾による電子状態を理解するために、カリウム修飾積層二層グラフェンの光電子分光測定から、フェルミレベルがディラック点より上に位置することを明らかとした。これは、電気伝導性でn型である結果と一致している。カリウム修飾グラフェンをダイヤモンド表面に転写することで、ダイヤモンドの仕事関数が減少することを見出した。グラフェン/カリウム修飾グラフェン/SiO2構造によるバックゲート型電界効果トランジスタを作製し、ディラック点のシフトと移動度を見積もった。中間層のカリウム修飾グラフェンの被覆率に大きく依存し、被覆率がおよそ50%の場合に、移動度が高くなることを見出した。SiO2中の荷電不純物の影響を抑制していると推察される。これは、グラフェンの高移動度化を実現する指針を与える知見である。さらに、グラフェンによるワイドギャップ半導体表面のバンド変調技術に応用できると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Evaluation of doped potassium concentrations in stacked Two-Layer graphene using Real-time XPS2022

    • 著者名/発表者名
      Ogawa Shuichi、Tsuda Yasutaka、Sakamoto Tetsuya、Okigawa Yuki、Masuzawa Tomoaki、Yoshigoe Akitaka、Abukawa Tadashi、Yamada Takatoshi
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 605 ページ: 154748~154748

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2022.154748

    • 査読あり
  • [学会発表] グラフェン合成と高機能化技術開発2022

    • 著者名/発表者名
      山田貴壽
    • 学会等名
      エレクトロニクス実装学会 材料技術・環境調和型実装技術委員会
    • 招待講演
  • [学会発表] 2次元材料の導電性制御とデバイス応用2022

    • 著者名/発表者名
      山田貴壽
    • 学会等名
      次世代真空エレクトロニクス研究会 第8回研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 単層CVDグラフェンの酸素ガスバリア特性2022

    • 著者名/発表者名
      山田貴壽
    • 学会等名
      第44回Clayteamセミナー/EBISワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] Thickness dependence of h-BN on electrical properties of CVD graphene2022

    • 著者名/発表者名
      Takatoshi Yamada, Yuki Okigawa, Takashi Taniguchi
    • 学会等名
      15th International Conference on New Diamond and Nano Carbons 2022 (NDNC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Doping Bromine to Graphene by a Wet Process2022

    • 著者名/発表者名
      増澤智昭、沖川侑揮、三宅拓、青木徹、三村秀典、山田貴壽
    • 学会等名
      15th International Conference on New Diamond and Nano Carbons 2022 (NDNC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] EBAC characterization for potassium-doped CVD multilayer graphene2022

    • 著者名/発表者名
      沖川侑揮、増澤智昭、中島秀朗、岡崎俊也、山田貴壽
    • 学会等名
      15th International Conference on New Diamond and Nano Carbons 2022 (NDNC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Potassium desorption from K-doped stacked graphene2022

    • 著者名/発表者名
      小川修一、津田泰孝、坂本徹哉、沖川侑揮、増澤智昭、吉越章隆、虻川匡司、山田貴壽
    • 学会等名
      15th International Conference on New Diamond and Nano Carbons 2022 (NDNC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] CVDグラフェンの電気特性のh-BN膜厚依存性2022

    • 著者名/発表者名
      山田 貴壽、沖川 侑揮、増澤 智昭、小川 修一、谷口 尚
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] グラフェン形成に及ぼす固体炭素源C60薄膜とNi触媒の膜厚及び熱処理条件の影響2022

    • 著者名/発表者名
      菅原一真、山田貴壽、葛巻徹
    • 学会等名
      第36回ダイヤモンドシンポジウム
  • [学会発表] パーシステントホモロジーを利用したCVDグラフェンの移動度と表面ラフネスの相関関係の解析2022

    • 著者名/発表者名
      沖川侑揮、山田貴壽
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会

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公開日: 2023-12-25  

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