課題番号 ：S-16-NM-0095
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：大面積グラフェン合成手法の確立と グラフェンナノエレクトロニクスへの展開
Program Title (English) ：Development of synthesis manner of large-area graphene and graphene nanoelectronics
利用者名（日本語） ：村上　勝久
Username (English) ：Katsuhisa Murakami
所属名（日本語） ：国立研究開発法人産業技術総合研究所ナノエレクトロニクス研究部門
Affiliation (English) ：Nanoelectronics Research Institute, AIST

１．概要（Summary）
グラフェンは高い電子移動度、優れた光透過率を有することから、次世代高速トランジスタや透明電極など様々な分野での応用が期待されている。これらの応用では、層数を制御した結晶性の良いグラフェンの大面積合成が重要な課題となっている。現在最も有力な大面積グラフェン合成手法はCu基板上へのCVD(Chemical Vapor Deposition)合成であるが、Cu基板から絶縁基板上へのグラフェン転写プロセスが必要となる。我々の研究グループでは、金属蒸気を触媒として用いたCVDによって絶縁基板上に大面積のグラフェンを直接合成する手法を見出し、合成手法の確立を目指している。

２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
 ラマン顕微分光装置
【実験方法】
石英管加熱炉内にGaのリザーバーと石英基板を配置し、常圧下で炉管内にメタンとアルゴンガスを導入し1050度で加熱すると、石英基板表面は金属蒸気とメタンガスの混合雰囲気に暴露され、表面全体にグラフェンが合成される。ラマン顕微分光装置によりグラフェンの結晶性の評価を行った。

３．結果と考察 （Results and Discussion）
Fig.1 (a)にグラフェンのラマン分光スペクトルを示す。グラフェンに特有のGバンド、2Dバンドスペクトル及び欠陥に由来するDバンドピークが観測され、石英基板上にグラフェンが合成出来ていることが分かる。Fig.1 (b)にグラフェンを合成した石英基板の写真と光透過率の波長依存性を示す。合成したグラフェンの光透過率は入射光の波長550 nmで95.5%であり、これはグラフェン約２層分に相当する。本成膜手法では石英基板の表裏両面にグラフェンが合成されることから、片面辺り単層グラフェンが成膜されていることが分かる。

Figure 1 (a) Typical Raman spectra of graphene synthesized by metal-vapor assisted CVD (b) Optical transmittance as a function of the wavelength of the incident light (inset is the optical image of synthesized graphene on the quartz substrate.
４．その他・特記事項（Others）
本研究はJSPS科研費15H05522及びNanotech CUPALの助成を受けたものです。
プラットフォームスタッフからは装置使用説明、トラブルシューティングなどの支援を受けました。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) K. Murakami et al., “Fabrication and characterization of planar-type electron emission devices based on graphene-oxide-semiconductor structure”, Technical digest 11th International Vacuum Electron Sources Conference，IEEE，pp.11-12 (2016)
(2)その他学会発表８件（招待講演３件）

６．関連特許（Patent）
なし