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2011 年度 実績報告書

数層グラフェン薄膜の局所電子・機械物性制御

研究課題

研究課題/領域番号 22310086
研究機関徳島大学

研究代表者

永瀬 雅夫  徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (20393762)

研究分担者 関根 佳明  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 社員 (70393783)
影島 博之  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 主任研究員 (70374072)
山口 浩司  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 部長 (60374071)
岡本 創  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 社員 (20350465)
キーワードナノ材料 / マイクロ・ナノデバイス / 計測工学 / グラフェン
研究概要

ポストシリコンの電子材料として注目を浴びているグラフェンの局所電子物性と機械物性の制御を実現してデバイス化への路を探る。グラフェンの優れた各種の物性を複合化して新たなデバイスを実現することは重要な課題であり、本研究課題では、電子・機械複合物性を利用したグラフェン薄膜の新たな機能発現の可能性を探索する。
今年度は、昨年度までの検討で発見したSiC上グラフェンの電子・機械複合物性の発現の一例である、電流スイッチ現象について検討を進めた。超高真空中加熱により作製した2層グラフェンのみならず、Ar雰囲気中加熱により作製した単層グラフェンでも同様の現象が発現することが確認できた。これにより、電流スイッチ現象がSiC上グラフェンでの一般的な現象であることが判った。また、グラフェンとプローブの機械的相互作用を理解する上で重要なナノオーダーでの摩擦力の定量化の検討を進め、各種のプローブに対する摩擦係数の導出に成功した。プローブとグラフェンの摩擦特性は概ね接触面積に支配されていることが判り、グラフェンとプローブとの相互作用の理解が進んだ。さらに、昨年度までに確立した顕微ラマン分光法を用いたグラフェン膜質の評価技術を適用してAr雰囲気中加熱により作製するグラフェンの高均一・高品質化を図り、高均一な単層グラフェンの形成にも成功した。均質なグラフェン試料を用いた検討を行うことにより、より一層、電流スイッチ現象の理解が進むものと期待される。今後のグラフェンを用いた電子・機械物性のデバイス化に必要となるSiC基板の光アシスト電界エッチングの検討にも着手した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

電流スイッチ現象の再現性の確認が出来た。また、高均一単層グラフェンの実現により今後の検討の効率化を図ることが可能となった。科研費を活用した研究環境の整備が進み、質の高い実験が行えるようになってきた。なお、これまでの成果を受けて多くの招待講演を行っており、本研究課題の社会貢献も順調である。

今後の研究の推進方策

ほぼ当初の研究計画通りに進行していることから、研究計画に従って研究を推進する予定である。
電流スイッチ現象のデバイス化への見通しを得るためには、その原理解明が必要でありこの点に最も注力する予定である。また、デバイス化に向けた要素技術であるSiCエッチングについても、重要課題として位置づけて推進する。

  • 研究成果

    (32件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (22件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Growth and electronic transport properties of epitaxial graphene on SiC2012

    • 著者名/発表者名
      H. Hibino, S. Tanabe, S. Mizuno and H. Kageshima
    • 雑誌名

      J. Phys. D:Appl. Phys

      巻: 45 ページ: 154008.

    • DOI

      DOI:10.1088/0022-3727/45/15/154008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic structure of epitaxial graphene islands on SiC(0001) surfaces and their magnetoelectric effects2011

    • 著者名/発表者名
      H. Kageshima, H. Hibino, M. Nagase, Y. Sekine, H. Yamaguchi
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1399 ページ: 755-756

    • DOI

      DOI: 10.1063/1.3666596

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carrier transport mechanism in graphene on SiC(0001)2011

    • 著者名/発表者名
      H. Kageshima, H. Hibino, H. Yamaguchi, and M. Nagase
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 84 ページ: 115458

    • DOI

      DOI: 10.1103/PhysRevB.84.115458

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Study on Magnetoelectric and Thermoelectric Properties for Graphene Devices2011

    • 著者名/発表者名
      H. Kageshima, H. Hibino, M. Nagase, Y. Sekine, H. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 50 ページ: 070115

    • DOI

      DOI:10.1143/JJAP.50.070115

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of bandgap in epitaxial bilayer graphene field effect transistors2011

    • 著者名/発表者名
      S. Tanabe, Y. Sekine, H. Kageshima, M. Nagase, H. Hibino
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 50 ページ: 04DN04.

    • DOI

      DOI:10.1143/JJAP.50.04DN04

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Study on Epitaxial Graphene Growth by Si Sublimation from SiC(0001) Surface2011

    • 著者名/発表者名
      Kageshima H, et al
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys.

      巻: 50

    • DOI

      10.1143/JJAP.50.095601

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electronic transport properties of top-gated monolayer and bilayer graphene devices on SiC2011

    • 著者名/発表者名
      Tanabe S, et al
    • 雑誌名

      Mater.Res.Soc.Symp.Proc.

      巻: 1283

    • DOI

      10.1557/opl.2011.675

    • 査読あり
  • [学会発表] SiC(0001)面上エピタキシャルグラフェン成長の初期過程2012

    • 著者名/発表者名
      影島博之, 他
    • 学会等名
      日本物理学会2012年春季第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(兵庫県)
    • 年月日
      2012-03-26
  • [学会発表] 4H-SiC(0001)上エピタキシャルグラフェンの表面ラフネスと層数均一性との相関2012

    • 著者名/発表者名
      田尾拓人, 他
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-17
  • [学会発表] ひずみによるラマンシフトを用いたSiC上グラフェンの層数評価2012

    • 著者名/発表者名
      呉龍錫, 他
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-16
  • [学会発表] 疑似的にフリースタンドした1層及び2層エピタキシャルグラフェンの伝導特性2012

    • 著者名/発表者名
      田邉真一, 他
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-16
  • [学会発表] SiC上グラフェンの物性評価と応用技術について2012

    • 著者名/発表者名
      永瀬雅夫
    • 学会等名
      第105回黒鉛化合物研究会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府)(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-27
  • [学会発表] Role of steps and edges in epitaxial graphene growth on SiC(0001)2011

    • 著者名/発表者名
      Kageshima H, et al
    • 学会等名
      International Symposium on Surface Science -Towards Nano-, Bio-, and Green Innovation-
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2011-12-14
  • [学会発表] グラフェンの物性とデバイス応用2011

    • 著者名/発表者名
      永瀬雅夫
    • 学会等名
      応物九州支部オータムスクール
    • 発表場所
      九州大学(鹿児島県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-26
  • [学会発表] 集積化ナノプローブによる表面物性評価2011

    • 著者名/発表者名
      永瀬雅夫
    • 学会等名
      第40回薄膜・表面物理基礎講座
    • 発表場所
      産業技術総合研究所臨海副都心センター(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-10
  • [学会発表] Microscopic Raman mapping for epitaxial graphene on 4H-SiC (0001)2011

    • 著者名/発表者名
      O R, et al
    • 学会等名
      24th Int.Microprocesses and Nanotechnology Conf.(MNC2011)
    • 発表場所
      全日空ホテル京都(京都府)
    • 年月日
      2011-10-27
  • [学会発表] グラフェンとその応用2011

    • 著者名/発表者名
      永瀬雅夫
    • 学会等名
      学振・第133委員会第211回研究会
    • 発表場所
      理科大(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-21
  • [学会発表] SiC上グラフェンの物性評価技術2011

    • 著者名/発表者名
      永瀬雅夫
    • 学会等名
      炭素材料学会10月セミナー
    • 発表場所
      日本教育会館(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-14
  • [学会発表] 新規カーボン材料グラフェンの基礎物性と応用可能性について2011

    • 著者名/発表者名
      永瀬雅夫
    • 学会等名
      日本セラミックス協会関西支部第14回若手フォーラム
    • 発表場所
      関西大学セミナーハウス(奈良県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-07
  • [学会発表] Theory on Initial Stage of Epitaxial Graphene Growth on SiC(0001)2011

    • 著者名/発表者名
      Kageshima H, et al
    • 学会等名
      2011 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2011)
    • 発表場所
      愛知県産業労働センター(愛知県)
    • 年月日
      2011-09-30
  • [学会発表] トレンチモデルを用いたSiC(0001)上グラフェン成長の検討2011

    • 著者名/発表者名
      影島博之, 他
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 年月日
      2011-09-22
  • [学会発表] 電子顕微鏡によるグラフェン観察2011

    • 著者名/発表者名
      永瀬雅夫
    • 学会等名
      SCANTECH2011第20回記念講演会
    • 発表場所
      東京都市大学(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-09
  • [学会発表] 単層エピタキシャルグラフェンの特異な抵抗の温度依存性2011

    • 著者名/発表者名
      田邉真一, 他
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-09-01
  • [学会発表] エピタキシャルグラフェンの摩擦力の層数依存評価2011

    • 著者名/発表者名
      船瀬雄也, 他
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-09-01
  • [学会発表] ラマン分光法によるSiC上グラフェンの内部応力解析2011

    • 著者名/発表者名
      岩本篤, 他
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-09-01
  • [学会発表] SiC(0001)上エピタキシャルグラフェン成長におけるSi脱離とC吸着の効果の比較2011

    • 著者名/発表者名
      影島博之, 他
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-09-01
  • [学会発表] グラフェンメンブレンの形状変化2011

    • 著者名/発表者名
      西勇輝, 他
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-08-30
  • [学会発表] グラフェンの基礎と材料としての魅力2011

    • 著者名/発表者名
      永瀬雅夫, 他
    • 学会等名
      日本化学会講演会「グラフェンの魅力~基礎と応用の観点から」
    • 発表場所
      日本化学会7階ホール(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-21
  • [学会発表] SiC(0001)面上エピタキシャルグラフェンの構造と形成2011

    • 著者名/発表者名
      影島博之, 他
    • 学会等名
      応用物理学会シリコンテクノロジー分科会第137回研究集会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-03
  • [図書] ナノカーボンの応用と実用化-フラーレン,ナノチューブ,グラフェンを中心に-2011

    • 著者名/発表者名
      永瀬雅夫, 他
    • 総ページ数
      174-184
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [備考]

    • URL

      http://graphene.ee.tokushima-u.ac.jp/

  • [産業財産権] グラフェンおよびその製造方法2012

    • 発明者名
      永瀬雅夫
    • 権利者名
      徳島大学
    • 産業財産権番号
      特許、特願2012-038609
    • 出願年月日
      2012-02-24

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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