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

开发用于CVD石墨烯高迁移率的赝悬浮结构

基本信息

批准号：
22H01534
负责人：
沖川侑揮
金额：
$ 10.9万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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。

在这项研究中，我们的目标是通过在SiO2上形成绝缘中间层来代替六方氮化硼（h-BN）来实现高迁移率，从而制造晶圆级石墨烯器件以实现石墨烯器件的实际应用。为了抑制Si和SiO2等带电杂质的影响，我们利用CVD石墨烯制作了剑山结构中间层，形成赝空间结构。在中间层中使用纳米碳材料也有望导致纳米碳电子产品的诞生。通过这项研究和开发，我们将构建二维材料器件工程的基础技术，并最终实现社会化。在2022财年，我们假设假中空结构，致力于分析CVD石墨烯的不均匀性和迁移率之间的相关性。使用背栅型四端器件评估CVD石墨烯的迁移率。在测量迁移率的样品中，使用原子力显微镜测量石墨烯沟道部分的表面凹凸。结果，没有发现CVD石墨烯的算术平均高度和迁移率之间的相关性。在这里，我们新地将持久同源性（一种使用 DX 的拓扑数据分析）应用于 CVD 石墨烯的不均匀图像。持久同源性是一个关注“漏洞”的描述符，表示全局连接而不是局部连接。使用持久同源性分析表明，持久图与 CVD 石墨烯的迁移率之间存在相关性。