2015 Fiscal Year Annual Research Report
機能化グラフェンアレイ構造を用いた高機能イメージバイオセンサの開発
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15H03551
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
大野 恭秀 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 准教授 (90362623)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永瀬 雅夫 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (20393762)
金井 康 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (30721310)
前橋 兼三 東京農工大学, 工学研究院, 教授 (40229323)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | グラフェン / センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は研究所年度であるために、まずはデバイス作製技術の確立を目指した。特に徳島大学グループの協力もあり、大面積をもつ単結晶単層グラフェンが得られるようになってきたことは非常に研究を進める上で非常に強い武器になる。ただ、このグラフェンはCVD法などの一般的な作製手法とは異なり、SiC基板熱分解法を用いているため、通常のSi基板上デバイス作製プロセスとは異なる。そのためにもデバイス作製プロセス確立が本研究推進においては非常に重要な要素となる。
本年度はトップゲート型グラフェンFET構造をSiC基板上グラフェンに作製した。一般的なプラズマエンハンス型CVD法で絶縁膜を形成するとグラフェンが壊れてしまうために、本研究では研究分担者である大阪大学のグループの協力を得て、Cat-CVD法で窒化シリコン膜を形成した。作製したデバイスはリーク電流もなく室温から低温(8 K)までFET動作した。電気特性の温度依存性を解析した結果、単層グラフェンの特徴が出ていることが判明し、SiC基板上エピタキシャルグラフェンを用いたデバイス作製プロセスの確立ができたと言える。本研究内容は、国内学会と国際会議で報告し、学術論文として投稿し受理済みである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究目標であるイメージセンサ開発については、近年、SiC基板上に単結晶単層大面積グラフェンが形成できるようになってきたこともあり、グラフェン本来の特性を出せる、SiC基板上エピタキシャルグラフェンを主に用いて作製していくことにした。理由としては、デバイス作製時のレジスト残渣、グラフェンの欠陥や結晶粒界などによる測定誤差が大きいという問題が最近分かってきており、センサ感度を評価するときの再現性に大きな問題が生じるためである。本年度はこのSiC基板上グラフェンを用いたデバイス作製プロセスの確立を目指し、十分な成果を得た。また最近行っている予備実験では、これまで分かってなかったグラフェン本来の持つ、様々な対象物質(イオン、タンパク質など)の感度が見えてきている状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでは全てのイオンに対して反応する可能性を示していたグラフェンであるが、本研究で用いる予定の単結晶単層グラフェンでは反応するものとしないものがあることが分かってきた。これらのことは論文上で議論されているものとはかなり異なる様相であり、本研究課題で用いているグラフェンが、非常に高品質であることを示す大きな証拠と考えている。本年度はこのような結果が出てきたために、積層型デバイスの作製ができなかったため、次年度ではまず積層型デバイスの作製を第一に実験していく予定である。
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[Presentation] Electrical Detection of Polymerase Chain Reaction Using Graphene Field-Effect Transistors2015
Author(s)
M. Okano, S. Norhayati, V. Rajiv, T. Ono, Y. Kanai, Y. Ohno, K. Maehashi, K. Inoue, F. Takei, K. Nakatani, K. Matsumoto
Organizer
28th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
Place of Presentation
富山国際会議場(富山県富山市)
Year and Date
2015-11-10 – 2015-11-13
Int'l Joint Research
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