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

利用等离子体精确参数控制创建石墨烯纳米带集成器件

基本信息

批准号：
16J02495
负责人：
鈴木弘朗
金额：
$ 1.22万
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：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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．

本财年是两年计划的最后一年，将重点利用等离子体CVD法阐明交联石墨烯纳米带的合成机理并优化合成条件，利用高度集成的石墨烯纳米带器件制造高性能光电器件。第一年我们试图展示它的运作。首先，我们用光照射制造的高度集成的石墨烯纳米带场效应晶体管（FET）并观察源漏电流的变化。结果，我们观察到了独特的光响应（持久光导率：PPC），其中光电流即使在光照射后也能持续很长时间。我们还通过使用栅极偏置依赖性、入射光波长依赖性、X射线光电子能谱（XPS）和分子间力显微镜（AFM）的系统实验研究了PPC的机制。结果，大气中镍电极表面生成的氢氧化镍吸收紫外光，空穴被捕获在石墨烯纳米带和镍电极之间的键合界面处，导致石墨烯纳米带和PPC的电子掺杂。很明显它会出现。我们还演示了使用 PPC 作为其工作原理来存储光照射信息的光学存储器的操作。结果，我们通过将光照射的存储器写入和施加脉冲栅极偏压的存储器擦除相结合，成功地演示了光学存储器的重复操作。我们还证实，使用这种石墨烯纳米带的光学存储器件即使在空气或纯水中也能正常运行，展示了其高环境耐受性。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Suspended Graphene Nanoribbons for Non-Volatil Optical Memory Operation

用于非易失性光学存储器操作的悬浮石墨烯纳米带

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Suzuki;T. Kaneko;T. Kato
通讯作者：
T. Kato

架橋グラフェンナノリボンアレイのウェハースケール高集積化合成

交联石墨烯纳米带阵列的晶圆级高度集成合成

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kenji Ishikawa;Hiroshi Hashizume;Takayuki Ohta;Masafumi Ito;Hiromasa Tanaka;Keigo Takeda;Satomi Tajima;Hiroki Kondo;Makoto Sekine;and Masaru Hori;鈴木弘朗，金子俊郎，澁田靖，大野宗一，前川侑毅，加藤俊顕
通讯作者：
鈴木弘朗，金子俊郎，澁田靖，大野宗一，前川侑毅，加藤俊顕

急速加熱プラズマCVD成長架橋グラフェンナノリボンの合成機構解明と光電子デバイス応用

阐明快速加热等离子体CVD生长交联石墨烯纳米带的合成机理及光电器件应用