次世代技術の獲得 新たな技術として着目するグラフェン

グラフェンとは

炭素（カーボン）原子が蜂の巣（ハニカム）構造に結合したシート状の物質です。グラフェンが層状に積み重なったものが鉛筆の芯にも使われているグラファイト（黒鉛）です。グラフェンは原子ひとつ分の厚みしかないので、極めて薄くて軽く、透明であることに加えて、機械的にも強くてしなやか、電気・熱的には優れた伝導性を示すため、さまざまな分野への応用が期待されています。

独自の微細加工技術を確立

素子が小さくなるほど、全体に占める端の割合が大きくなります。特にグラフェンでは構造によって端の性質が大きく異なるので、ナノスケールデバイスを再現性よく作製するためには端構造の制御が必要不可欠です。従来の技術では端を原子スケールで制御するのはほぼ不可能でしたが、我々は端がジグザグ型に整ったグラフェンのナノスケールデバイス作製技術の確立に成功しました。

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グラフェンの2種類の端構造：ジグザグ端とアームチェア端

この技術により、グラフェンをナノスケール幅のリボン（ジグザグ-グラフェン-ナノリボン；zigzag graphene nano-ribbon (zGNR)）や、ナノスケールの六角形孔を周期的にあけたメッシュ状（ジグザグ-グラフェン-ナノメッシュ；zigzag graphene nano-mesh (zGNM)）に微細加工できます。微細加工したグラフェンには、電極を付けてデバイス化させたり、それを基板から浮かせた宙吊り構造に加工することもできます。基板から浮かせることで、基板表面の凹凸や不純物の影響を排除することができます。

zGNRとGNMの原子間力顕微鏡像と、それを電極間に架橋させた素子の走査電子顕微鏡像。

これらは新しいナノスケールデバイス開発に向けた基礎となる技術です。我々は、ナノスケール化により発現する新しい物性や、ジグザグ端特有の電子状態に起因した新しい機能を利用したデバイスの開発を目指しています。