| 研究概要 |
プラズマ先進活用による新素材グラフェンの創製と新奇機能創出の各段階初年度計画に基づき,以下の成果が得られた.
1.広い圧力範囲での反応性プラズマ生成が可能であり,かつプラズマCVDと熱CVDの比較が可能な電気炉付き広気圧領域高周波プラズマ発生装置の設計と製作を完了した.
2.新たに製作した上記CVD装置を利用して,まず熱CVDによるグラフェン成長を試みた.その結果,メタン/水素の混合ガスを利用することにより,ニッケル薄膜上にグラフェンを成長させることに成功した.ラマン分光分析結果から,メタンと水素の混合ガス比を変化させることで,グラフェン層数をある程度制御可能であること,また成長温度がグラフェンの結晶性に大きな影響を与えるパラメータであることをそれぞれ明らかとした.
3.ソフトヘリコンプラズマ装置を利用したグラフェン成長制御に関して,まずヘリコン波放電プラズマ装置を利用したカーボンナノウォール成長を様々な組成,形状の基板上にて行った.その結果,炭素系薄膜にカーボンナノウォール成長を促進する触媒作用が存在すること,及びあらかじめ基板上に存在する凹凸がカーボンナノウォールの核生成を促すことをそれぞれ明らかとし,基板種,表面構造を制御することによりカーボンナノウォールを空間選択的に形成できることを見出した.
4.形成したカーボンナノウォールを溶媒中に単層分散処理した後,基板上に塗布し,その単層カーボンナノウォール構造を原子間力顕微鏡により精密に測定した.その結果,カーボンナノウォールが数十～数百ナノメートルの大きさのナノグラフェンの集合体により構成されていることが判明した.また,各ナノグラフェンが接合する領域に大きな構造ひずみが観測され,これがカーボンナノウォール構造特有のうねりを生じている原因であることを明らかとした.
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