| 研究実績の概要 |
本研究の基本構造であるグラフェン/(LiNbO3, 以下LN)構造の基礎物性の検討を中心に以下の項目を実施した。
1)表面電荷がπ電子導電性に及ぼす影響: グラフェンの電気特性がLN表面電荷と極性で制御可能でありセンサー素子応用へ可能性を見いだした。LN基板に単層グラフェンを転写した試料の抵抗の温度依存性、光照射依存性の検討を行った。基板表面処理、電極構造の最適化により、室温から400℃までの温度変化に対して二桁の抵抗変化を実現した。また、分極方向の異なる面において大きな抵抗変化が確認された。熱以外でも光に対しての抵抗変化も確認した。これは、LNの有する光電効果によって表面電位が変化したことに起因しており、一つの素子で熱と光によるマルチセンシングの可能性を示している。また、大気と真空下でも抵抗率が1桁程度変化することを確認しており、今後、表面修飾層を組みあわせることで分子センサーとしての可能性も検討していく。
2)電荷蓄積効率向上のために界面構造理解: LNの焦電性によって生じるスクリーン電荷の蓄積を周期構造と誘電体薄膜とのヘテロ構造形成により試みた。スクリーン電荷の極性反転制御と試料構造制御による電荷蓄積に成功し、絶縁膜を挿入することで効果の増強を実現した。これは、LN上のショットキー電極のみでは効率的な電荷の蓄積ができなかったことに対して、絶縁膜を挿入することでLNの表面電荷が電極方向へ拡散するのを抑制することができたためである。このバンドオフセット構造を光電子分光法により確認した。この結果は、酸化物表面電荷の制御の可能性を示唆する結果である。
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