課題番号 ：S-20-OS-0001
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：高結晶性ナノカーボン材料の創成とデバイス応用
Program Title (English) ：Construction and device application of high-crystallinity nanocarbon materials
利用者名（日本語） ：堤一郎, 井ノ上泰輝, 小林慶裕
Username (English) ：I. Tsutsumi, T. Inoue, Y. Kobayashi
所属名（日本語） ：大阪大学大学院工学研究科
Affiliation (English) ：Graduate School of Engineering、Osaka University

１．概要（Summary ）
　グラフェンの優れた性質を薄膜・集合体として工学的応用に用いることが期待されている。しかし、積層したグラフェンは通常、熱力学的に安定なAB積層構造を取り、強い層間相互作用により単層グラフェンの特性が失われるという問題がある。本研究では、酸化グラフェンの超高温処理によるグラフェン薄膜作製において、グラフェン層間へのスペーサー材料の導入により、層間隔の制御、層間相互作用の抑制を試みた。

２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
S04 薄膜X線回折装置

【実験方法】
グラファイトの化学剥離により酸化グラフェン(GO)分散液を用意し、スペーサー材料として高温で安定なナノダイヤモンド（ND）またはカーボンナノチューブ（CNT）を混合し、減圧濾過により薄膜を形成した。光加熱炉によりアルゴンおよびエタノール雰囲気下で1600−1800°C程度の高温処理を行い、還元型酸化グラフェン(rGO)を作製した。処理後の薄膜試料の構造をラマン分光法およびX線回折法（XRD）により分析した。

３．結果と考察（Results and Discussion）
　ラマン分光法により、NDの添加比率により2Dバンドの半値幅が拡大することが示された。また、NDを添加していない試料との差スペクトルにより、ND添加量に依存して2Dバンド強度が変化することが分かった。これらはNDがグラフェン層間隔を拡大していることを示唆する。また、標準試料として単結晶シリコンを混合した試料の回折パターンを分析した（Fig. 1）。C 002ピークとSi 111ピークの強度比からグラフェン層間隔の秩序性を分析した。スペーサー材料の添加によりC 002ピークの強度減少が観察されたことから、グラフェン層間隔のランダム化が進行した可能性が考えられる。

Fig. 1 XRD profiles observed from GO/ND composites after thermal process. Intensities were normalized by the signal from Si (111).

４．その他・特記事項（Others）
装置使用方法に関してご説明頂きました大阪大学分子・物質合成PFの支援員の方に感謝致します。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) 堤一郎 他, 第68回応用物理学会春季学術講演会, 令和3年3月19日

６．関連特許（Patent）
なし。