2021 年度研究成果報告書

半導体基板上での配向が規定されたグラフェンナノリボンのボトムアップ合成

研究課題

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研究課題/領域番号	20K15136
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分28030:ナノ材料科学関連
研究機関	国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
研究代表者	矢野雅大国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門原子力科学研究所先端基礎研究センター, 研究職 (30783790)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード	グラフェンナノリボン / 半導体 / 方位 / 表面合成
研究成果の概要	Ge(110)-16×2構造上に周期配列するステップに沿って長いグラフェンナノリボン(GNR)を合成することを目的とした。まず、Ge(110)表面を[1-10]方位へ僅かに傾斜させることで16×2構造の周期配列ステップの方位の決定を達成し、この構造形成過程を観測することで16×2構造の形成機構を明らかにした。次に、Ge(110)-16×2上にGNRの前駆体分子を蒸着すると秩序構造を形成することを明らかにしたが、ここから長いGNRが得られなかった。これは前駆体分子の方位に起因すると考えられるため、Au基板上で前駆体分子の方位とGNRの成長方位の関係を明らかにし、GNRの成長方位制御の指針を得た。
自由記述の分野	表面科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	Ge(110)-16×2はGNRのみならず様々なナノ構造を作製する上でテンプレートとなる表面だが、これまでステップ方位の制御や形成機構が不明なままとされてきた。本研究ではこれらを明らかにした成果は、ナノ構造作製技術の発展に貢献する。また、GNRの成長方位と前駆体分子の吸着方位の関係性はAu基板上のみならず、様々な基板で応用可能だと考えられる。この成果はGNRの方位制御において重要となるため、今後のGNRデバイス設計において重要な指針となる。