【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.14】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24HK0172
利用課題名 / Title
二次元物質の作製およびラマン分光法による評価
利用した実施機関 / Support Institute
北海道大学 / Hokkaido 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）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
原子薄膜/ Atomic thin film,量子効果/ Quantum effect,電子線リソグラフィ/ EB lithography,電子顕微鏡/ Electronic microscope,走査プローブ顕微鏡/ Scanning probe microscope,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation
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)
中根 晃紀
所属名 / Affiliation
北海道大学大学院 情報エレクトロニクス学科
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
アグス スバギョ,山崎 郁乃
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
HK-631：顕微レーザーラマン分光測定装置
HK-703：EB加熱・抵抗加熱蒸着装置
HK-701：電子ビーム描画装置(30kV)
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
一般に、グラフェンをデバイス基板上に転写する工程やデバイスの作製過程において、レジストの残渣や汚染がグラフェンデバイスの作製に大きな影響を与える。本研究ではレジストを使用しないプロセスに着目し、あらかじめパターン化されたNi/C膜をジュール加熱することで、グラフェンの成長と電極の接合を同時に実現する方法を検討した。
実験 / Experimental
電子線リソグラフィにて幅5、1、0.5μm、長さ2μmのチャネルを描画し、EB蒸着器にてCとNiの二層膜を作成した。膜厚はCが2nm、Niが26nmである。作成したチャネルに対し電流を流しエレクトロマイグレーションによってチャネル部のNi破断させ、その際に生じるシュール熱によってグラフェンを成長させた。破断した部分についてラマン分光法による評価を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
SEM像に示した破断したチャネル部のラマンスペクトルについてはDピークとGピークの分離が見られたが2Dピークの強度は小さかった。本実験の手法におけるグラフェン成長のメカニズムは高温にてNiに固溶したCが冷却されて際にグラフェンとなってNiから析出すると考えられており、このメカニズムと今回得られたラマンスペクトルとを合わせて考えるとチャネル部のNiが多結晶になっており、それぞれの粒子において前述のメカニズムによるグラフェン成長が起こったため、グラフェンのサイズがNi粒子の大きさに制限され、配向性もバラバラなナノサイズのグラフェンが多数成長したと考えられる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
破断後のSEM画像
破断部のラマンスペクトル
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
ラマン分光測定にてご協力していただいた北海道大学の山崎郁乃学術研究員に感謝申し上げます。
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.
- Koki Nakane, Agus Subagyo, Makoto Owada, Katsuyuki Yagi and Kazuhisa Sueoka、"Single-step graphene devices fabrication by Joule heating of Ni/C bilayer",MNC2024(京都)2024年11月14日、ポスター発表
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