精密パラメータ制御プラズマ活用グラフェンナノリボン集積デバイスの創成

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二年計画の最終年度にあたる今年度は，初年度においてプラズマCVDによる架橋グラフェンナノリボンの合成機構解明及び、合成条件最適化によって実現した高集積化グラフェンナノリボンデバイスを用いて，高性能光電子デバイスの作製とその動作実証を試みた．まず初めに，作製した高集積グラフェンナノリボン電界効果トランジスタ（FET）に対して光照射を行い、ソース・ドレイン電流の変化を観測した．その結果，光照射後においても光電流が長時間にわたって持続する特異な光応答（Persistent photo conductivity: PPC）を観測した．またPPCのメカニズムを、ゲートバイアス依存，入射光波長依存，X線光電子分光法（XPS），分子間力顕微鏡（AFM）による系統的な実験から調べた．その結果，大気中でニッケル電極表面に生成された水酸化ニッケルがUV光を吸収し，グラフェンナノリボンとニッケル電極の接合界面においてホールがトラップされることによって，グラフェンナノリボンが電子ドーピングを受け，PPCが現れることが明らかになった．またPPCを動作原理とした光照射の情報を記憶する光メモリの動作実証を行った．その結果，光照射によるメモリ書き込みと，パルスゲートバイアス印可によるメモリ消去を組み合わせることによって，光メモリの繰り返し動作の実証に成功した．またこのグラフェンナノリボンを用いた光メモリデバイスが大気中や純水中にいても正常に動作することを確認し，高い対環境性を実証した．