【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.16】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22BA0011
利用課題名 / Title
電子ビーム描画装置を用いた周期ひずみグラフェン試料の作製
利用した実施機関 / Support Institute
筑波大学 / Tsukuba 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）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（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）-
キーワード / Keywords
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)
友利 ひかり
所属名 / Affiliation
筑波大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
グラフェンには、格子ひずみによってベクトルポテンシャルが生じるという特異な性質がある。特に、格子ひずみが周期的に分布する場合には、バンドギャップやフラットバンドが生じることが予測されている。本研究では、周期ひずみ構造は、シリコン基板に電子線レジストHSQ のラインアンドスペース構造を形成し、その後、そのレジスト構造上にグラフェンを転写することによって実現する。
実験 / Experimental
電子ビーム描画装置を利用して、Si/SiO2 基板（SiO2 285 nm）上に周期80 nm のラインアンドスペース構造を形成した。また、試料への電極接続や試料形状の加工を行うためのレジストパターンを形成した。
結果と考察 / Results and Discussion
・ラインアンドスペース構造の形成
Si/SiO2 基板（SiO2 185 nm）上に周期40〜100 nm のラインアンドスペース構造を形成した。レジスト種類・スピンコート条件、描画条件、現像条件は下記のとおりである。
[レジスト・スピンコート条件]
電子線レジスト： XR1541-002
スピンコート： 6000 rpm, 60 sec
ベーキング： 180 ℃, 2 分
[描画条件]
電流量： 100 pA
Field: 300 um2, 60000 dot
電子線照射量： 2000 ~ 10000 uC/cm2
[現像条件]
TMAH 25 %, 30 秒
純水 30 秒
N2ブロー
・電極パターン描画
P(MMA-MAA) EL9とPMMA A2の２層レジストに対して、線幅1 um程度の電極パターンを描画した。下記の条件において描画・現像を行ったところ、設計パターン通りのレジストパターンが形成された。
[レジスト・スピンコート条件]
電子線レジスト： P(MMA-MAA) EL9（下層）、PMMA A2（上層）
スピンコート： 3000 rpm, 60 sec
ベーキング： 180 ℃, 10 分
[描画条件]
電流量： 100 pA
Field: 300 um2, 600000 dot
電子線照射量： 250〜400 uC/cm2
[現像条件]
MIBK:IPA=1:3, 20 秒
IPA, 30 秒
エタノール：IPA＝1:1, 30 秒
IPA, 30 秒
N2ブロー
・試料形状加工のためのレジストマスクパターン描画
電子線描画装置を用い、電子線レジストZEP 520 Aのレジストマスクパターンを形成した。下記の条件において描画・現像を行ったところ、設計パターン通りのレジストパターンが形成された。
[レジスト・スピンコート条件]
電子線レジスト： ZEP 520 A
スピンコート： 3000 rpm, 60 sec
ベーキング： 180 ℃, 10 分
[描画条件]
電流量： 100 pA
Field: 300 um2, 600000 dot
電子線照射量： 200 uC/cm2
[現像条件]
ZED-N50, 30 秒
MIBK, 30 秒
IPA, 30 秒
N2ブロー
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)
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