利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.29】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22AT0237

利用課題名 / Title

EB描画装置を用いた2次元材料への電極コンタクト作製

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所

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）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

六方晶窒化ホウ素(h-BN),グラフェン,CVDグラフェン膜,van der Pauw,2次元材料

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)

沖川侑揮

所属名 / Affiliation

産業技術総合研究所

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）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-001：電子ビーム描画装置(CRESTEC)
AT-024：抵抗加熱型真空蒸着装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　六方晶窒化ホウ素(h-BN)上に転写したグラフェンの移動度は数万cm²/Vsと、非常に高い値が得られている。これは、h-BNはダングリングボンドがなく、凹凸がない2次元材料であること起因する。高移動度が報告されているグラフェンは、剥離したグラファイトが使われている場合が多い。工業応用を考えると、大面積化が可能なCVDグラフェン膜を用いる必要がある。本研究では、h-BN上に転写した熱CVDグラフェン積層構造でのvan der Pauw素子の作製を試みた。

実験 / Experimental

【利用した主な装置】
【NPF001】電子ビーム描画装置・【NPF024】真空蒸着装置・【NPF012】ドラフトチャンバー・【NPF008】スピンコータ・【NPF021】プラズマアッシャ

【実験方法】
　SiO₂/p+-Si(SiO₂ = 100 nm)基板上に機械的剥離法でh-BNを転写した。h-BNは基板上にランダムに形成されるため、h-BNの場所をSEMもしくは光学顕微鏡により予め把握しておく。そのh-BNが転写されたシリコン基板全面に、PMMAを用いてプラズマCVD単層グラフェン（多結晶膜）を転写した。予め探しておいたh-BNの上に転写された熱CVDグラフェンに対して、コンタクトするような電極パターンを電子線リソグラフィにより作製した。パターンはvan der Pauw素子構造であり、電極幅は500nmとした。現像後、真空蒸着装置を用いて4端子電極(Au/Ni)を形成した。

結果と考察 / Results and Discussion

　2次元材料の積層構造におけるvan der Pauw素子をFig.1に示す。リフトオフが失敗しており、電極間の金属/レジスト部分が除去できていなかった。今後は、この積層構造における電気伝導特性評価を進めていく予定である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1 Image of van der Pauw device after lift-off.

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

【謝辞】
　本研究で使用したh-BNは物質・材料研究機構の谷口尚氏からのご提供材料である。また本研究の一部は、本研究の一部は、JSPS科研費JP22H01534の助成を受けて行った。

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.

Y. Okigawa, T. Masuzawa, H. Nakajima, T. Okazaki, and T. Yamada, "EBAC characterization for potassium-doped CVD few-layer graphene", New Diamond and Nano Carbons (NDNC2022)（金沢）, 2022年06月14日

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