課題番号 ：S-16-NM-0011
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：グラフェンの電子状態と電気伝導特性に関する研究
Program Title (English) ：
利用者名（日本語） ：神田　晶申
Username (English) ：A. Kanda
所属名（日本語） ：筑波大学 数理物質系 物理学域、学際物質科学研究センター
Affiliation (English) ：Division of Physics and Tsukuba Research Center for Interdisplinary Materials
Science (TIMS), Faculty of Pure and Applied Sciences, University of Tsukuba

１．概要（Summary）
グラフェンは、移動度が高く究極の薄さを持つので、次世代の高速かつ低消費電力の電子デバイスの材料として注目されているが、グラフェンをスイッチングデバイスに応用するためには、バンドギャップが必要である。本研究では、グラフェンにひずみ超格子を形成することで、実用化に十分である0.4 eV以上のバンドギャップを形成することを目標としている。今年度の研究では、レジストHSQの周期凹凸構造の上にグラフェンを載せることでグラフェンにひずみを導入できることをラマン分光によって確認した。
２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
 レーザーラマン顕微鏡
【実験方法】
NIMS微細加工プラットフォームの125 kV電子ビーム描画装置を用いて、レジストHSQの周期凹凸構造を形成した。その上に、単層グラフェンを転写することによって、グラフェンに周期ひずみ（ひずみ超格子）を導入した。
NIMS分子・物質合成プラットフォームのレーザーラマン顕微鏡を用いて、ひずみを導入したグラフェンのラマンスペクトルのマッピングを行い、ひずみ量を評価した。
３．結果と考察 （Results and Discussion）
周期80 nmのレジスト周期凹凸構造の上にグラフェンを載せた際の、グラフェンのラマンスペクトルをFig. 1に示す。同一グラフェンのSiO2上にある部分に比べて、レジストHSQの凹凸構造上にある部分では、ラマンGバンド、2Dバンド共に低波数側へのシフトが見られた。このシフトは引っ張りひずみが主な原因であることが両ピークのシフト量の解析から明らかとなった。現在、電気伝導の測定を進めている。
４．その他・特記事項（Others）
共同研究者である林正彦教授（秋田大）、吉岡英生教授（奈良女子大）、谷口尚博士（NIMS）、渡邊賢司博士（NIMS）に感謝します。本研究は、科研費新学術領域研究（ハイブリッド量子科学）（15H05867A）、JST戦略的創造研究推進事業（さきがけ）（友利ひかり）の支援を受けて行われました。
レーザーラマン顕微鏡の使用に際しては、適宜、NIMS担当者の方から、装置の使用方法などについて丁寧にご教示いただきました。
また本研究では、NIMS分子・物質合成プラットフォームにおけるラマン分光のほかに、NIMS微細加工プラットフォームにて電子線描画を、筑波大学微細加工プラットフォームにてマスクレス紫外線露光を行っています。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) A. Kanda, Formation of Graphene field Effect Devices with Periodic Uniaxial Strain and Its Semiconducting Electron Transport, The 8th International Conference on Recent Progress in Graphene and 2D Research (PRGR2016), 2016. 9. 25.
６．関連特許（Patent）
なし