Development of transfer-less fine pattern formation and electrode connection method for graphene on an insulating substrate and evaluation in nano-meter scale

绝缘基板上石墨烯的无转移精细图案形成和电极连接方法的开发以及纳米尺度的评估

• 批准号: 21K04844
• 负责人: 田中 秀吉
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Information and Communications Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04844/
• 关键词: グラフェン; CVD; 基板上反応; テンプレート; SPM; ナノカーボン

本年度は、CVDプロセス後のポストトリートメントにて取り除く部分（Cu）とグラフェンシートとの電極接続部材として機能させる部分（CuNi合金）を同一基板上に作り込むための実験に着手した。取り掛かりとして、CuパターンとNiパターンの組み合わせによって形成されるテンプレートを部分的に合金化する際の最適条件を抽出する目的にて、特定のラインパターンからなるフォトマスクを新規作成した。これらをステンシル的に使いCuおよびNiのラインを同一の基板に重ね合わせてプロセスすることで、目的とするテンプレートの基本構造が作成可能となる。Cuによる微細パターンについてはリフトオフプロセスを駆使することにより１mmから0.01mmまでの線幅において再現性良くテストパターンを作成することに成功したが、この上に重ねてプロセスするNi微細パターンについては薄膜作製における熱拡散性がCuと大きく異なることが判明したことから、その制御性を改善するための実験を引き続き実施しているところであり、そのプロセス条件が固まり次第、テンプレートの熱処理条件最適化に着手する。さらに、テンプレート上におけるグラフェンシートの基本物性制御技術に繋がる手法として、グラフェンメッシュを有機分子ユニットからボトムアップ的に作成する際の分子材料として窒素を含むトリアジン誘導体を前駆体分子として用い、金基板上にてボトムアップ的に重合させることでグラフェンメッシュ状の構造が作製可能であることをSTM観察により確認した。この結果は、窒素を含む前駆体分子を通常の窒素を含まない前駆体分子と適宜混合して基板上重合させることでナノカーボンシートへの窒素ドーピングを制御できる可能性を示している。

After this year's は, CVD プ ロ セ ス の ポ ス ト ト リ ー ト メ ン ト に て in り except く part (Cu) と グ ラ フ ェ ン シ ー ト と の electrode after 続 department material と し て function さ せ る part (CuNi alloy) を with fundamental board に り 込 む た め の be 験 に to し た. Take り hang か り と し て, Cu パ タ ー ン と Ni パ タ ー ン の group み close わ せ に よ っ て form さ れ る テ ン プ レ ー ト を part of に alloying す る interstate の optimal condition を drew す る purpose に て, specific の ラ イ ン パ タ ー ン か ら な る フ ォ ト マ ス ク を new rules make し た. こ れ ら を ス テ ン シ ル に make い Cu お よ び Ni の ラ イ ン を the same の substrate に heavy ね わ せ て プ ロ セ ス す る こ と で, purpose と す る テ ン プ レ ー ト の basic construction が made possible と な る. Superfine Cu に よ る パ タ ー ン に つ い て は リ フ ト オ フ プ ロ セ ス を 駆 make す る こ と に よ り 1 mm か ら 0.01 mm ま で の line width に お い て reproducibility good く テ ス ト パ タ ー ン を made す る こ と に successful し た が, こ の に on heavy ね て プ ロ セ ス す る Ni imperceptible パ タ ー ン に つ い て は film as system に お け る hot company sex が Large Cu と き く different な る こ と が.at し た こ と か ら, そ の system royal sex を improve す る た め の be 験 を lead き 続 き be applied し て い る と こ ろ で あ り, そ の プ ロ セ ス conditions が solid ま り phase, テ ン プ レ ー ト の hot 処 bedding conditions optimization に to す る. さ ら に, テ ン プ レ ー ト on に お け る グ ラ フ ェ ン シ ー ト の suppression technology in physical properties に 繋 が る gimmick と し て, グ ラ フ ェ ン メ ッ シ ュ を organic molecules ユ ニ ッ ト か ら ボ ト ム ア ッ プ に into す る interstate の molecular materials と し て smothering contains を む ト リ ア ジ ン induced body before を 駆 body molecular と し て in い, Jin Jiban に て ボ ト ム ア ッ プ に overlap of さ せ る こ と で グ ラ フ ェ ン メ ッ シ ュ shape が の structure system may で あ る こ と を STM 観 examine に よ り confirm し た. こ の results は, smothering を molecular を usually contain む former 駆 の smothering contains を ま な い before 駆 molecular と suitable mixing し て substrate overlap さ せ る こ と で ナ ノ カ ー ボ ン シ ー ト へ の smothering element ド ー ピ ン グ を suppression で き を る possibility in し て い る.

项目成果

Mesh structures formed by tetrabromobiphenyl molecules on Au(111) and Cu(111) surfaces

四溴联苯分子在 Au(111) 和 Cu(111) 表面形成的网状结构

• 发表时间: 2022
• 作者: Kaito Matsuguchi;Shuto Shingae;Hiroyuki Sakaue;Hitoshi Suzuki;Yukihiro Tominari;Shukichi Tanaka
• 通讯作者: Shukichi Tanaka

テトラブロモビフェニル分子の表面重合反応におけるアニール温度の影響

退火温度对四溴联苯分子表面聚合反应的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: Umeda Kenichi;McArthur Steven J;Kodera Noriyuki;新ヶ江 周人，坂上 弘之，富成 征弘，田中 秀吉，鈴木 仁
• 通讯作者: 新ヶ江 周人，坂上 弘之，富成 征弘，田中 秀吉，鈴木 仁

Morphological Changes in Cu Film Patterns Used in the Catalytic Chemical Vapor Deposition of Graphene

石墨烯催化化学气相沉积铜膜图案的形态变化

• DOI: 10.1380/ejssnt.2022-035
• 发表时间: 2022
• 期刊: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology
• 影响因子: 0.7
• 作者: Tominari Yukihiro;Suzuki Hitoshi;Tanaka Shukichi
• 通讯作者: Tanaka Shukichi

パターン加工された金属薄膜を用いたグラフェン作製（III）

利用图案化金属薄膜生产石墨烯（III）

• 发表时间: 2021
• 作者: 大西遥喜;藤原綱大;真島剛史;小林直也;山中優;緒方英明;廣田俊;富成 征弘，田中 秀吉，鈴木 仁
• 通讯作者: 富成 征弘，田中 秀吉，鈴木 仁

Work Function of Layered Graphene Prepared by Chemical Vapor Deposition in High Vacuum

高真空化学气相沉积制备层状石墨烯的功函数

• DOI: 10.1380/ejssnt.2023-011
• 发表时间: 2022
• 期刊: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology
• 影响因子: 0.7
• 作者: Tanaka Shukichi;Tominari Yukihiro;Suzuki Hitoshi
• 通讯作者: Suzuki Hitoshi