メタルフリーＰＥＣＶＤ成長ナノ結晶グラフェン薄膜の詳細解析とデバイス応用

无金属PECVD生长纳米晶石墨烯薄膜的详细分析及器件应用

基本信息

批准号：
12F02791
负责人：
水田博
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Japan Advanced Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

メタル触媒フリーPECVD技術により作製したナノ結晶グラフェン（NCG)薄膜上に、電子線リソグラフィ技術とドライエッチングを用いて、チャネル長・幅が100 ～ 50 nmの微細ポイントコンタクト（PC）をチャネルと、２つのサイドゲート、およびバックゲートを備えたポイントコンタクト型トランジスタ（PC-Tr）を作製するプロセスを新たに開発した。作製したPC-Trの電気特性の温度依存性をT = 300 K ～ 5.2 K の範囲で測定した結果、チャネル抵抗が223 K付近で極大値を示すことがわかった。この振る舞いは２０個以上の作製デバイス全てに共通して観測されることから、NCG薄膜内のナノ結晶グレイン＆グレインバウンダリの微視的構造によるキャリア散乱に起因するものと考えられ、乱雑系におけるアンダーソン局在の理論モデルと定性的に合う振る舞いを示すことがわかった。また、低温領域ではPC-Trのコンダクタンスが温度にほとんど依存しないことから、グレインバウンダリによるトンネル障壁を介した直接トンネリングが支配的であるとの結論を得た。これと平行して、電界電離ガスイオン源（GFIS: Gas Field Ion Source）微細加工システムを用いて、収束ヘリウムイオンビームミリングによる超微細・高精度グラフェンナノリボン加工技術の構築を推進し、サスペンデッド状態の単層・多層グラフェン上に極細ナノリボンを作製工することに成功した。さらに収束窒素イオンビームによる膜厚5nmのNCG薄膜の直接加工を試み、～20nmのナノギャップ構造の形成にも成功した。

已经开发了一个新的过程，该过程使用通道，两个侧门和后门制造了点接触型晶体管（PC-TR），并使用电子束光刻和纳米晶石墨烯（NCG）薄膜在使用无金属催化剂的PECVD技术制造的薄膜上进行干燥蚀刻。 The temperature dependence of the electrical characteristics of the fabricated PC-Tr was measured in the range of T = 300 K to 5.2 K, and it was found that the channel resistance exhibited a maximum value around 223 K. This behavior is observed in all 20 or more fabricated devices in common, and is thought to be due to carrier scattering due to the microscopic structure of nanocrystalline grain and grain boundaries within NCG thin films, and it was found that it shows与杂乱的系统中安德森本地化的理论模型在质上兼容的行为。此外，由于PC-TR的电导几乎不依赖于低温区域的温度，因此得出的结论是，通过晶界通过隧道障碍物进行直接隧道是主要的。同时，我们使用燃气场离子源（GFIS）微生物制度系统使用收敛的氦离子束铣削促进了超级高素质的纳米替烯纳米替烯加工技术的构建，并成功地在单层和多层石墨烯上成功地制造了超级固醇纳米纤维。此外，我们尝试使用收敛的氮离子束直接处理具有5nm厚度的NCG薄膜，并成功形成了多达20nm的NanoGAP结构。