2012 Fiscal Year Annual Research Report
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23246014
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
田中 悟 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80281640)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋本 明弘 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10251985)
稲垣 祐次 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10335458)
小森 文夫 東京大学, 物性研究所, 教授 (60170388)
水野 清義 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (60229705)
寒川 義裕 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (90327320)
ANTON V.Visikovs 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70449487)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | グラフェン / 電子状態 / 表面制御 / ナノ構造 / ナノリボン |
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| Research Abstract |
SiC基板表面の熱分解によるエピタキシャルグラフェン成長は，大面積化・高品質化が可能であるということから基礎物性探索や次世代デバイス応用という観点から注目されている．既に分数・整数量子ホール効果や高い移動度など優れた特性が報告されており，重要性は明らかであるが，構造制御（層数，モフォロジー，ドメイン，積層，界面構造，エッジ）が十分ではないために，各種物性研究やデバイス応用に関して問題が多い．従って，構造―物性相関という観点からの研究アプローチは有意義である．そこで本研究では，傾斜SiC基板表面にユニークに発現する周期化ナノファセット構造（SiCナノ表面）をテンプレートとし，グラフェンナノ構造の自己形成を行い，物性相関を明らかにすることを目的としている．これまでに，熱分解法によるグラフェン形成メカニズムに関して断面TEMやAFM観察によって考察を行い，埋め込まれた「グラフェンナノリボン」，「周期リップル構造」の形成を実現した．周期リップル構造にはグラフェンの１次元周期性を反映したK点におけるフェルミ速度の異方性（ディラックコーンの歪み）が認められた．更にSiCナノ表面の周期構造を利用し外部よりカーボン原子を供給する手法（分子線エピタキシー法(MBE))により，ナノレベルの選択成長を実現し，5-10nm幅のグラフェンナノリボンの形成に成功した．K点の電子状態を角度分解光電子分光により評価した結果，量子効果により電子状態が変調され，バンドギャップが形成されていることを確認した．同様なリボンをCVDによっても形成することができることを確認し，伝導特性を評価している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
グラフェンナノ構造で最も重要であるナノリボンの形成およびエッジ状態の制御に成功していることや種々の形成手法（MBE, CVD, 熱分解）においても実現することを明らかにした．国内・国際学会においても数多く発表し，招待講演を受けた．更にPhys. Rev. B（Rapid Comm.)とAPEX誌に掲載された．特にPhys. Rev.誌ではeditor's suggectionに選ばれた．
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| Strategy for Future Research Activity |
より高品質なナノリボン（エッジ状態の制御ー特にジグザグエッジ，構造欠陥の低減）を実現し，バンドギャップのリボン幅依存性やナノ構造による電子状態の変調（ディラックコーン・フェルミ速度の異方性）を詳細に調べる．更にグラフェン界面やグラフェン／SiC界面のインターカレーションによる諸現象を明らかにする．また，リボンの伝導特性を調べる．
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