Basic Research for Carbon Electronics Devices using Solid C_<60> and/or Graphene

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本研究は、固相C60FETのゲート膜として(1)Siあるいは導電性SiC基板上の単結晶AlN薄膜を用いること、及び(2)平坦化されたSiO_2膜上にグラフェンを転写して規則的なパターンを形成する、という2つの新たな方法を提案することにより単結晶C_<60>薄膜と絶縁膜の制御された界面を形成することで電界効果によるキャリア注入の本質を明らかにしようとするものである。研究の結果、以下の知見を得た。すなわち、前記(1)については、理想界面を有する固相C_<60>層のエピタキシャル成長に必要な6H-SiC基板上の原子レベルで表面平坦なAlN表面の形成には、CMP処理SiC(0001)基板の減圧水素高温処理により6ML高さにステップ制御をした基板が必要であることを明らかにした。また、(2)については、微傾斜SiC基板上に形成したグラフェン多層膜上には、固相C_<60>が、ステップフローモードで成長することを見出し、核形成を電子線照射により制御できることを明らかにした。また、層数を制御した1層グラフェン層及び2層グラフェン層をSiO_2基板上への大面積直接転写に世界で初めて成功した。これらの研究成果は、理想的な界面形成技術の向上に大きな寄与を与えるものと考えられ、固相C_<60>及びグラフェンを用いた炭素系デバイスの研究に大きく貢献するものと考えられる。