ナノグラフェン材料を応用した高感度ひずみセンサの開発

使用纳米石墨烯材料开发高灵敏度应变传感器

• 批准号: 15J07910
• 负责人: 楊 猛
• 金额: $ 1.24万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J07910/
• 关键词: グラフェンナノリボン; ひずみセンサ

本研究では，医療・介護ロボットの触覚や動き，脈拍や人体の動きなどをリアルモニタリングするために，グラフェンナノリボンを用いた大変形可能・超高感度ひずみセンサの開発を目標とし，CVD法を用いて高品質のグラフェン薄膜を成膜する技術を確立するとともに，成膜されたグラフェンを用いてグラフェンナノリボンを作製する技術を開発し，その電気特性の評価を行った．まず、熱CVD法を用いたアセチレンガスによる成膜において触媒であるCu薄膜の表面への酸化処理，アニール処理による表面の向配性の制御，またCu薄膜をポケット状へ加工することによるアセチレンの流量制御により，グラフェン核形成速度を制御することにより，高品質・単層グラフェン薄膜を成膜することに成功した．成膜されたグラフェン薄膜をCu薄膜上からグラフェンナノリボンへ加工するにはSiO2/Si基板上への転写が必須である．そのため、PMMAを用いたグラフェン薄膜転写プロセスの検討を行い，転写基板であるSiO2/Si基板表面への酸素プラズマ処理を施すことでグラフェン薄膜を全面転写することに成功した．また、グラフェンナノリボンの電気特性を計測するために金属電極をグラフェン薄膜上へ形成させる必要がある．そのためにSi基板を用いた遮断マスクを用いたグラフェン薄膜上金属電極の作製の検討を行い，グラフェン薄膜上へ金属電極を形成させることに成功した．さらに金属電極を形成した後，グラフェンナノリボン形成のためにHSQレジストを用いたEBリソグラフィ技術を用いて最小幅約40 nmのHSQ/GNR層の作製に成功した．作製されたグラフェンナノリボンのI-V特性は良好な値を示し，金属電極とグラフェンナノリボンのオーミックコンタクトが形成されていることを確認した.

This study aims to establish a technique for the formation of thin films with high quality by CVD method, which can be used in medical, medical, and medical applications. The development of technology for the manufacture of thin films and the evaluation of their electrical characteristics are discussed. The surface treatment of Cu thin film by catalyst in the process of film formation, the control of surface alignment, the control of flow rate in the process of Cu thin film formation, the control of nuclear formation rate, and the successful film formation of high quality Cu thin film. Film formation on Cu thin films on SiO2/Si substrates is a must. In addition, during the discussion of a PMMA thin film writing platform, an acid coating treatment was performed on the surface of the SiO2/Si substrate to write the substrate, and the comprehensive writing of the PMMA thin film was successfully achieved. It is necessary to measure the electrical characteristics of metal electrodes and thin films. The formation of metal electrodes on Si substrates was successfully investigated. After the formation of the metal electrode, the HSQ/GNR layer with the smallest dimension of about 40 nm was successfully fabricated using EB technology. The I-V characteristic of the metal electrode is good, and the I-V characteristic of the metal electrode is good.

项目成果

"Study of the Electronic Properties and Strain sensitivity of Chemical Vapor Deposition-Grown Graphene from C2H2"

“C2H2 化学气相沉积生长石墨烯的电子特性和应变敏感性研究”

• 发表时间: 2015
• 作者: Meng Yang;Shinichiro Sasaki;Masato Ohnishi;Ken Suzuki and Hideo Miura,
• 通讯作者: Ken Suzuki and Hideo Miura,

Characterization of the electronic properties and strain sensitivity of graphene formed by C2H2 chemical vapor deposition

C2H2化学气相沉积石墨烯的电子性能和应变敏感性表征

• 发表时间: 2015
• 期刊: ASME 2015 International Mechanical Engineering Congress & Exposition (IMECE2015) Proceedings
• 作者: M. Yang;M. Ohnishi;K. Suzuki and H. Miura,
• 通讯作者: K. Suzuki and H. Miura,

グラフェンナノリボン応用ひずみセンサの開発

石墨烯纳米带应用应变传感器的研制

• 发表时间: 2017
• 作者: Yasunori Takeda;Yudai Yoshimura;Tomoko Okamoto;Hiroyuki Matsui;Daisuke Kumaki;Yoshinori Katayama;Shizuo Tokito;笹木真一郎，鈴木研，三浦英生
• 通讯作者: 笹木真一郎，鈴木研，三浦英生

グラフェンの電子状態と電気伝導性に及ぼすひずみの影響

应变对石墨烯电子态和电导率的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: 竹田泰典;垣田一成;島秀好;米田康洋;田中康裕;儘田正史;横澤晃二;福田憲二郎;熊木大介;時任静士;楊猛
• 通讯作者: 楊猛

Development of Highly-sensitive Strain Sensor using Graphene

使用石墨烯开发高灵敏度应变传感器

• 发表时间: 2015
• 作者: Shinichirou Sasaki;Meng Yang;Ken Suzuki;Hideo Miura
• 通讯作者: Hideo Miura