【公開日：2024.09.03】【最終更新日：2024.06.19】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22TU0194
利用課題名 / Title
h-BN上グラフェンのヘテロエピ成長
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
グラフェン,電子顕微鏡/Electron microscopy,集束イオンビーム/Focused ion beam
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
小濱 路生
所属名 / Affiliation
東北大学 電気通信研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
吹留博一
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
早坂浩二
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-503：超高分解能分析電子顕微鏡
TU-507：集束イオンビーム加工装置
TU-508：集束イオンビーム加工装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
Hexagonal boron nitride (h-BN) is an appealing substrate dielectric for use in improved graphene-based devices. The carrier mobility in the graphene on SiO2 which is often used as a substrate for graphene is 1×104 cm2/V. This carrier mobility is much lower than theoretical values because of the surface roughness and charge traps of SiO2. On the other hands, hexagonal boron nitride (h-BN) has a flat surface and few charge trap. So, the carrier mobility in the graphene on h-BN improves up to 6×104 cm2/Vs. However, it is difficult to use h-BN as a substrate for graphene. Since the method to make graphene on h-BN is very tough process. In this study, we aimed to grow graphene on h-BN. In fact, we succeed in the heteroepitaxy of graphene on h-BN. Furthermore, we controlled both the thickness and stacking of graphene grown on h-BN.
実験 / Experimental
C終端SiC基板上に堆積させたh-BN上へのグラフェンのエピタキシャル成長を、SiC表面の熱昇華法を用いて試みた。本試料に対し、集束イオンビーム加工装置（FEI Versa3D/Quanta3D）を用いてTEM観察用薄片試料を作製し、h-BN上グラフェン断面のエネルギー分散型X線分光法(EDS)分析と断面TEM観察を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
今回行ったTEM観察・EDS観察に顕微Raman散乱分光および低速電子顕微鏡をあわせることで、SiC基板からのSi熱昇華法を活用した、原子数層h-BN上へのグラフェンのナノスケールのヘテロエピ成長法を創出した。Si昇華により、遊離された炭素原子がh-BN表面上へ拡散し、自己組織的に結合することで、h-BN上にグラフェンが成長したと考えられる。本法においては、h-BN上のグラフェンの積層構造も制御することに成功している。本法は、グラフェン・デバイスの高性能化に資するものとなる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・JST・未来社会創造事業 「2D材料CMOS・デバイス集積化技術の開発」
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件