課題番号 ： S-15-NM-0067
利用形態 ： 機器利用
利用課題名（日本語） ： 金属触媒を利用したガラス基板上におけるグラフェンの直接合成
Program Title (English) ： Direct synthesis of graphene on glass substrate by metal-induced crystallization
利用者名（日本語） ： 都甲 薫
Username (English) ： K. Toko
所属名（日本語） ： 筑波大学　数理物質系
Affiliation (English) ： University of Tsukuba

１．概要（Summary）
　　絶縁基板上の多層グラフェンは、優れた電極材料や排熱材料としての応用が期待されている。多層グラフェンを合成する手法の一つとして、金属基板上でアモルファスカーボン（a-C）を熱処理する手法が知られている[1]。今回、本手法を応用し、グラフェンを絶縁基板上に直接合成する手法を検討した。

２．実験（Experimental）
　　石英ガラス基板上に連続的にCo層、非晶質C層を各々50 nm堆積した。堆積はRFマグネトロンスパッタリング法により室温で行った。この試料をAr雰囲気中で熱処理（900 ℃, 5 min）することにより、多層グラフェンの合成を検討した。その後、硝酸を用いてCo触媒のエッチングを試みた。得られた膜の結晶性について、NIMS分子・物質合成プラットフォームの顕微ラマン分光装置を用いて評価した。

３．結果と考察（Results and Discussion）
　　熱処理後にCoエッチングを施した試料について、目視およびSEM観察から、基板が薄膜で被覆されていることが確認された（Fig. 1(a), (b)）。EDXによる元素分析の結果、膜中のCo残留量は検出限界（~1%）以下であり、形成層は炭素であることが確認された。Coエッチング後の試料のラマンスペクトルをFig. 1(c)に示す。熱処理前は、a-Cに起因したブロードなピークが観測されたが、熱処理後の薄膜からはグラフェン構造に起因する3つのピークが観測され、G/2Dピーク比から多層グラフェンであることが判明した。また、G/Dピーク比から、絶縁体上に直接合成された多層グラフェンとしては比較的良好な結晶性を有することが判明した。

４．その他・特記事項（Others）
参考論文：
[1] K. Geim and K. S. Novoselov: Nat. Mater. 6, 183 (2007).

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) 村田博雅, 都甲薫，末益崇：第63回応用物理学会春季学術講演会, 平成28年3月20日

６．関連特許（Patent）
なし。