| 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の第一段階として昨年は,少数多層グラフェンに対してEBJ法を駆使し,グラフェン微小ギャップを形成する方法を確立した。しかし,最終目標である単分子プローブ実現にとって,素子全体の低抵抗化は重要な技術要素の一つであり,特に,グラフェン-金属電極間のコンタクト伝導制御は解決すべき課題である。本年度は,コンタクト伝導制御を目指し,多端子金属電極を有する少数多層グラフェン素子において,伝送線路法(TLM)によるコンタクト抵抗解析を行った。従来法よりも簡略化・規格化された系で議論するため,本研究ではグラフェンと金属電極のオーバーラップ面積(コンタクト領域)およびチャネル領域をパターニングした素子構造を作製した。さらに,コンタクト材料には種々金属材料を用いることによりコンタクト抵抗の比較評価を行った。その結果,Niコンタクトにおいて低抵抗コンタクト化を実現するとともに,グラフェン/金属界面のコンタクト抵抗は仕事関数でのみ決定されるのではなく,"プロセスの最適化"も含めた素子構造作製が重要であることを見出した。
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