| 研究概要 |
本研究の目的は,炭素原子一層からなるグラファイト(グラフェン)が2～数層程度積層した少数多層グラフェンにおいて,電気的ブレイクジャンクション(EBJ)法を用いてその層間伝導制御を行い,単分子伝導測定のプローブとなるグラフェン微小ギャップ素子を作製することである。本研究によって,世界で初めての2次元電子系微小ギャップ素子を開発し,新しい単分子量子輸送研究の舞台を確立することを目指す。本研究における成果目標はまず,単層グラフェンおよび,2～数層の少数多層グラフェンに対して,EBJ法による層間伝導の制御と,微小ギャップグラフェン電極を作製することである。本年度はオーミック電極とグラフェンナノ構造からなる素子をナノ微細加工プロセスによって作製し,EBJ法による微小ギャップ作製を行った。はじめに,SiO2/Si基板上に作製したグラフェン素子に対して,電子線ビームリソグラフィと反応性イオンエッチングを用いてグラフェンナノ構造を作製した。このグラフェンナノ構造素子に対してEBJ法を行い,ソース・ドレイン電流が時間に対してどのように変化していくのかを調べた。多層カーボンナノチューブのようなカーボン系ナノ材料の場合,EBJ法は通電加熱および酸素との反応が微小ギャップ作製に重要な要素であったが,グラフェン素子の場合は大気中においてEBJ法を実施すると金属電極と接するグラフェンコンタクト電極部分にも炭素脱離反応が広がり,接合部(微小ギャップ生成部)の形状に依らずナノスケールのギャップ形成が困難であることが分かった。一方,真空中でのEBJ法では接合部形状がミクロンオーダーであってもブレイクダウン電流観測および微小ギャップ形成が観測できた。したがって,本年度はナノギャップ形成に適した重要な条件を新たに見出すと共に,グラフェン微小ギャップ素子を作製することができた。
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