アメリカ化学会のオープンアクセス論文誌(ACS Omega)に研究成果が掲載されました


グラフェンの絶縁基板上への直接成長に成功しました
?炭酸ガスによる酸化雰囲気での成膜?

原子間力顕微鏡像(AFM):規則正しく並んだ炭素六員環が観察されている

ナノ段差基板上でのグラフェン成長:テラス端から成長が始まり、1層ごとに成長していることが観察された

 神奈川県立産業技術総合研究所 (以下、神奈川産技総研、理事長 馬来義弘) と株式会社ジャパン・アドバンスト・ケミカルズ (代表取締役 三尋木勝洋)、 東京工業大学 (学長 三島良直) は、グラフェン膜の絶縁基板上への直接成長に成功しました。従来は、金属触媒が必要であり、デバイス化には「膜を剥がして貼り付け直す」転写が必要でした。グラフェンは2010年にノーベル物理学賞の対象になった材料で、炭素原子が正六角形で連なるように平面上に広がる構造を持ちます。ダイヤモンド以上に炭素の結合が強く、シリコンの100倍の電気移動度を持ちます。

 本手法では、一般的には不活性と思われる炭酸ガスを用いる「優しい」酸化により炭素原料からグラフェンを成長させています。従来は1層作製に数時間かかるプロセスを1分ほどで成長させています。さらに、神奈川県内企業である株式会社信光社のナノ段差基板を用いることで、グラフェンが1層づつ成長している「layer by layer成長」や、段差基板のテラス端からのグラフェン成長も確認していて、デバイス応用が期待されるワイヤー状グラフェン成長が可能になります。

 今回の成果は、成膜用材料開発と成膜サービスを得意とする神奈川県内ベンチャー企業である株式会社ジャパン・アドバンスト・ケミカルズ安原重雄 (やすはら しげお) 取締役、および弁理士資格を有しナノ物質創成を専門とする東京工業大学吉本護 (よしもと まもる) 教授と弊所金子智(かねこ さとる)研究員らの産学公連携の共同研究による画期的な成果といえます。夢の材料と呼ばれるグラフェンの絶縁基板上への直接成長を短時間に可能する新技術であり、実用化展開が期待されます。

 研究成果はアメリカ化学会のオープンアクセス論文誌「ACS Omega*」に掲載され、特許も共同出願中です。

*ACS Omega 2 1523 (2017)