その場/オペランドSTMによるグラフェンバイオセンサの検出限界経時変化の解明

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本研究では、グラフェンFETバイオセンサの特性向上を目的とし、走査トンネル顕微鏡(STM)を用いたその場/オペランド計測により、従来困難であった、グラフェンバイオセンサの実際の表面のリアルタイム分析を単分子レベルで行う。今年度は、上記その場/オペランド計測をデバイスの実動作環境に近い室温で行うために必要な、STMシステムの改良を新規STM試料ホルダとSTM探針ホルダの設計・製作を中心に行った。本校八戸高専の技術職員と共同で、本校ものづくりセンターにて、デバイス用独立電極を有する新規試料ホルダと探針ホルダを新たに作製した。作製した試料ホルダ・探針ホルダの動作テストを行うために、実際の試料ホルダ・探針ホルダを用いて、HOPG (高配向性熱分解グラファイト)のSTM観察を室温で行ったところ、既存の試料ホルダ・探針ホルダを用いて得られたHOPGのSTM像と同様の明瞭なSTM像を得ることができた。この結果は、今後の研究に用いる、新規試料ホルダ・探針ホルダの開発に成功し、STMシステムの第一段階の改良が達成されたことを実証している。また、STMシステムの改良だけでなく、グラフェンバイオセンサの特性向上に向け、グラフェンをはじめとする、六方晶窒化ホウ素、二硫化モリブデンなどの二次元材料の熱CVD法による結晶成長技術や転写技術の開発と最適化を研究分担者と進めた。さらに、二次元材料や機能性分子等のSTM観察と計測技術開発も行った。