Growth of Nano graphene with controlling the edge structure

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今年度は、グラフェン作製の基板として用いる六方晶窒化ホウ素(h-BN)の簡便で大量生産可能な薄膜化手法の開発に注力した。昨年度までは、ボールミルによる機械的な粉砕を試みた。薄膜化には成功していたが、シートサイズが小さくなってしまう点、作製した厚みにバラつきが生じてしまうという課題があった。そこで、本年度は正確な厚みの制御と大量生産を目指し、ミクロトームによる剥離を試みた。ミクロトームは透過電子顕微鏡用の試料などの薄膜作製に用いられる装置で、正確な厚みで物質を切り出せる特徴がある。本年度はその装置をh-BNの薄膜化に用いた。粉末のh-BNだけでは、ミクロトームに固定化できないため、様々な固定化用の材料(ポリメタクリル酸メチル、エポキシ樹脂、金属、氷など)と混合し、最適な材料・混合比を検討した。ポリマーを用いた場合には容易に切断することが可能であり、nm オーダーの厚みで切断可能であること見出した。その後、デバイスへの応用を熱酸化膜付きシリコン基板へ転写を行った。その際、ポリマーの溶解法により、基板上に転写できるh-BN薄膜の量に大きな差がでることがわかった。基板と切り出した剥片の密着性を向上させるために、ポリマー溶解前に加熱することが特に重要である。この手法により、h-BN薄膜を大量に基板上に生成することが可能となった。この手法の利点としては、任意の基板に転写が可能である点、ポリマーとの混合時にh-BNの積層方向と切断面が垂直になるように整列するために、切断方向が剥離したい方向と一致している点である。今後はこの大量生産したh-BN薄膜上に酸化グラフェンを成膜し、還元・修復を行うことでグラフェン/h-BNの大量生産を行う。