研究課題
本研究は、最適条件探索に必要なホモエピタキシャル成長による成長過程の解明とヘテロエピタキシャル成長の試行による2段階で進めている。そして昨年度はヘテロ成長実験に着手し、六方晶窒化硼素(BN)上にグラフェンを成長しても界面反応は起こらず基板として適していることが判ったが、サファイア基板上のBNでは品質が不十分で高品質グラフェンの成長は困難であることも判明した。そこで、ヘテロ成長用最適下地探索のため、今年度は第一候補として高品質BN薄膜作製研究を進めるとともに新規基板探索にも取り組んだ。具体的には、昨年度末に成長速度が実用的でないもののエピタキシャルにBNが成長することを示唆する結果が得られたSiC基板上のエピタキシャルグラフェンを基板として研究を進めた。そして、CVD法で成長ガス流量と成長前の水素ガス処理時間依存性を調べたところ、両者の増加がエピタキシャルグラフェンへの欠陥形成を促進し、成長速度が増加しても乱相BNが形成されて品質が劣化することが判明した。これは、水素や有機金属ガスを用いない成長であれば成長量の増加と高品質化を両立できることを示唆しており、今後BNのMBE成長プロジェクトへと展開する。また、BN以外の最適下地を探索する目的で、SiC下地との結合をもつグラフェン構造で有り、吸着原子との相互作用が大きいと期待されるバッファー層上へグラフェンMBE成長を試みた。その結果、面内結晶軸のそろった成長が可能であることが判った。しかし、成長材料の拡散長が短いため、一層成長の完結前に二層目が成長するMulti Layer成長となり、単結晶領域面積が小さいことも判明した。以上より、結晶軸回転抑制にはある程度強く相互作用する下地が必要であること及び単結晶領域面積拡大に拡散長を増大した成長が必要という指針が得られた。今後この指針をベースに探索を進めて大規模集積化に適したグラフェンウエハ創製を実現していく。
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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