グラフェンNEMS複合機能素子によるオートノマス・超高感度センサー技術の創製

使用石墨烯 NEMS 多功能设备创建自主超灵敏传感器技术

• 批准号: 25249043
• 负责人: 水田 博
• 金额: $ 17.06万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25249043/
• 关键词: 先端機能デバイス; マイクロ・ナノデバイス; スマートセンサ情報システム; マイクロマシン; ナノ材料

複合集積NEMSセンサー・パワーマネジメント素子技術と、グラフェンナノデバイス技術を融合させて、①少数吸着分子によるダルトンレベル質量変化検出と電荷移動検出を可能とする振動チャネル型グラフェンナノリボン（GNR）トランジスタの設計・作製と評価（タスク【T1】）、②GNR－基板間の短距離力を設計・制御して、エネルギー可逆型NEMSスイッチを可能とする不揮発性グラフェン・パワーマネジメント素子の設計・作製と評価（タスク【T2】）、③アトムスケールから等価回路解析レベルまでをカバーする集積モノレイヤーセンサーシステム設計・解析用マルチスケール・シミュレーション技術の構築と、原子分解能走査透過型電子顕微鏡を駆使したGNR上分子吸着状態の微視的解明（タスク【T3】）、を推進した。タスク【T1】では、サスペンデッドGNRをOut-of-plane型振動チャネルとして用いる共鳴チャネル型GNRトランジスタ構造（RCGFET)を採用し、３次元有限要素解析と第一原理計算を併用したシミュレーションを用いて、RCGFETの質量感度SのGNRの寸法・形状依存性を明らかにした。タスク【T2】では、対局する片持ちグラフェンカンチレバーを可動チャネルとする新奇な不揮発型３端子グラフェンNEMSスイッチを考案し、３次元有限要素解析を用いて、そのプル・イン電圧、プル・アウト電圧の基本設計を行った。タスク【T3】では、機械的剥離法とCVD法により作成したグラフェン薄膜をTEMグリッド上に転写したサンプルに対して、ヘリウムイオンビーム照射量を変化させた際の原子構造変化を、高解像度TEMで直接観察することに成功した。

Composite integrated NEMS technology integration,(1) minority adsorption molecules,(2) mass change,(3) charge transfer,(4) vibration,(5) GNR,(6) design,(7) operation evaluation,(2) GNR-short distance force between substrates,(3) design,(7) operation evaluation,(8) short distance force between GNR and substrates, Design and operation evaluation of reversible NEMS elements (T2),(T3),(T4),(T5),(T6),(T7),(T8),(T9),(T10),(T11),(T12),(T13),(T14),(T14),(T15),(T16),(T17),(T18),(T19),(T10),(T19),(T19),(T10),(T10),(T11),(T19),(T10),(T10),(T11),(T10),(T10) Atomic decomposition can be used to investigate the molecular adsorption state of GNR by Weishi app. The use of three-dimensional finite element analysis and first-principle calculation in combination with the use of RCGFET, the size and shape dependence of RCGFET's quality sensitivity S and GNR, are discussed. The basic design of three-dimensional finite element analysis is carried out in the application of three-dimensional finite element analysis and three-dimensional finite element analysis. The mechanical lift-off method and CVD method were used to fabricate thin films, and the atomic structure of thin films was directly observed by TEM.

项目成果

Helium ion beam based novel fabrication of downscaled graphene nanodevices

基于氦离子束的小型石墨烯纳米器件的新型制造

• 发表时间: 2013
• 作者: H. Mizuta;Z. Motadir;S. Hang;N. Kalhor;J. Reynolds;T. Iwasaki;M. Schmidt and Manoharan M.
• 通讯作者: M. Schmidt and Manoharan M.

Sharp edged sub-20 nm graphene single-electron devices by Helium ion beam milling technique

采用氦离子束铣削技术制备锋利的亚 20 nm 石墨烯单电子器件

• 发表时间: 2013
• 作者: N. Kalhor;S. Hang;T. Iwasaki;Z. Moktadir;S. Boden;Manoharan M. and H. Mizuta
• 通讯作者: Manoharan M. and H. Mizuta

Fabrication of Graphene Double Quantum Dot Devices by He-ion Beam Milling

氦离子束铣削制备石墨烯双量子点器件

• 发表时间: 2013
• 作者: N. Kalhor;S. A. Boden;S. Hang;Z. Moktadir and H. Mizuta
• 通讯作者: Z. Moktadir and H. Mizuta

He+ ion beam based nanofabrication and characterization of downscaled graphene nanodevices

基于 He 离子束的纳米加工和缩小尺寸石墨烯纳米器件的表征

• 发表时间: 2013
• 作者: H. Mizuta;S. Hang;N. Kalhor;S. A. Boden and Manoharan M.;Z. Moktadir
• 通讯作者: Z. Moktadir

Adsorption of CO2 and NH3 molecules on armchair graphene nanoribbons and its electronic states and transport properties

CO2和NH3分子在扶手椅石墨烯纳米带上的吸附及其电子态和输运特性

• 发表时间: 2013
• 作者: Manoharan M.;S. Inoue and H. Mizuta
• 通讯作者: S. Inoue and H. Mizuta