CVDグラフェンの高移動度化に向けた擬似サスペンド構造の開発

本研究では、グラフェンデバイス実用化のために、ウエハースケールのグラフェンデバイス作製のために、六方晶窒化ホウ素(h-BN)に替わる絶縁中間層をSiO2上に形成による高移動度を目指している。SiやSiO2の荷電不純物の影響を抑制するために、CVDグラフェンを擬似的宙空構造形成のための剣山構造中間層を作製する。中間層には、ナノ炭素材料を使用することでナノカーボンエレクトロニクス創生への発展も期待できる。これらの研究開発を通じて、社会実装を目指した2次元材料のデバイスエンジニアリングの基盤技術を構築する。2022年度は、擬似的中空構造を想定して、CVDグラフェンの凹凸と移動度の相関関係の解析に取り組んだ。CVDグラフェンの移動度は、バックゲート型の4端子素子で評価した。移動度を測定した試料において、グラフェンのチャネル部分の表面凹凸を原子間力顕微鏡にて測定した。その結果、CVDグラフェンの算術平均高さと移動度の間には相関関係が見られなかった。ここで、新たに、DXによるトポロジカルデータ解析の一つであるパーシステントホモロジーをCVDグラフェンの凹凸像に適用し、解析を行った。パーシステントホモロジーは”穴”に着目した記述子であり、局所的ではなく大域的な繋がりを示すものである。パーシステントホモロジーを用いた解析から、パーシステント図とCVDグラフェンの移動度に相関があることが明らかとなった。

本研究では、グラフェンデバイス実用化のために、ウエハースケールのグラフェンデバイス作製のために、六方晶窒化ホウ素(h-BN)に替わる絶縁中間層をSiO2上に形成による高移動度を目指している。SiやSiO2の荷電不純物の影響を抑制するために、CVDグラフェンを擬似的宙空構造形成のための剣山構造中間層を作製する。中間層には、ナノ炭素材料を使用することでナノカーボンエレクトロニクス創生への発展も期待できる。これらの研究開発を通じて、社会実装を目指した2次元材料のデバイスエンジニアリングの基盤技術を構築する。2022年度は、擬似的中空構造を想定して、CVDグラフェンの凹凸と移動度の相関関係の解析に取り組んだ。CVDグラフェンの移動度は、バックゲート型の4端子素子で評価した。移動度を測定した試料において、グラフェンのチャネル部分の表面凹凸を原子間力顕微鏡にて測定した。その結果、CVDグラフェンの算術平均高さと移動度の間には相関関係が見られなかった。ここで、新たに、DXによるトポロジカルデータ解析の一つであるパーシステントホモロジーをCVDグラフェンの凹凸像に適用し、解析を行った。パーシステントホモロジーは”穴”に着目した記述子であり、局所的ではなく大域的な繋がりを示すものである。パーシステントホモロジーを用いた解析から、パーシステント図とCVDグラフェンの移動度に相関があることが明らかとなった。