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グラフェンデバイスおよびその製造方法 UPDATE コモンズ

国内特許コード P150012661
掲載日 2015年12月4日
出願番号 特願2015-212450
公開番号 特開2017-084981
出願日 平成27年10月29日(2015.10.29)
公開日 平成29年5月18日(2017.5.18)
発明者
  • 三好 実人
  • 江川 孝志
  • 久保 俊晴
出願人
  • 国立大学法人 名古屋工業大学
発明の名称 グラフェンデバイスおよびその製造方法 UPDATE コモンズ
発明の概要 【課題】欠陥の無いグラフェン層を所望の部位に形成し、自己形成グラフェンデバイスとする。
【解決手段】非導電性または導電性基板に堆積させたアモルファスカーボン層上に、薄膜遷移金属層と厚膜遷移金属層とからなる矩形パターンが形成され、加熱処理にて薄膜遷移金属層を厚膜遷移金属層側へ凝集させ、厚膜遷移金属層下のカーボン層に析出させたグラフェン層上に、電極用絶縁体を配し、電極用絶縁体にゲート電極を、ゲート電極を挟む両側の厚膜遷移金属層の一方にソース電極を、他方にドレイン電極を、形成させることを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


炭素原子の1~数原子層分からなるグラフェンは、その特異な電子状態と他に類を見ない超高速の電子輸送特性から、次世代の電子デバイス用材料として高い注目を集めている。グラフェンを合成するとき、触媒金属への固溶とそこからの析出現象を利用する方法が一般的であった。この場合、金属基板上にしかグラフェンを形成することができず、応用デバイスを作製する際には基板の移し替え工程が必須となっていた。
これに対し、移し替え工程を経ることなく形成する例として、誘電体、半導体、金属などの薄膜を自己組織化させるために、凝集現象が起こる特定の物質を中間層として選択して蒸着させることにより、薄膜固有の特性の低下を止め、蝕刻工程などの複雑な工程を要しない方法があり、ドット形状に点在するナノパターン構造体の頂部外面にナノ構造薄膜を形成させるものがあった(特許文献1参照)。
また、本願発明者らが発見した金属凝集法を用いた技術によれば、煩雑な基板移し替え工程を伴わずに、絶縁基板上であっても直接グラフェンを形成できた(非特許文献1-3参照)。

産業上の利用分野


本発明は、基板への移し替え工程を伴うことなく、簡易にグラフェンを形成し、電極を取付け、そのままデバイスとして使用できるグラフェンデバイスおよびその製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
非導電性または導電性基板に堆積させたアモルファスカーボン膜上に、薄膜遷移金属層と厚膜遷移金属層とからなる矩形パターンが形成され、加熱処理にて薄膜遷移金属層を厚膜遷移金属層側へ凝集させ、矩形パターン凹部底面に位置する薄膜金属層を消失させ、厚膜遷移金属層下のカーボン層に析出させたグラフェン層上に、電極用絶縁体を配し、
非導電性基板の場合には、電極用絶縁体にゲート電極を、ゲート電極を挟む両側の厚膜遷移金属層の一方にソース電極を、他方にドレイン電極を、形成させ、
導電性基板の場合には、導電性基板底面にゲート電極を、ゲート電極を挟む両側の厚膜遷移金属層の一方にソース電極を、他方にドレイン電極を形成させ
てなることを特徴とするグラフェンデバイス。

【請求項2】
非導電性または導電性基板にアモルファスカーボン膜を堆積させ、
このアモルファスカーボン膜上に、薄膜金属層と厚膜金属層とからなる矩形パターンを形成し、
加熱処理にて、薄膜遷移金属層が厚膜遷移金属層側へ凝集し、矩形パターン凹部底面に位置する薄膜金属層を消失させ、グラフェン層のみを析出させ、
このグラフェン層上に、電極用絶縁体を配し、
電極用絶縁体にゲート電極を、ゲート電極を挟む両側の厚膜遷移金属層の一方にソース電極を、他方にドレイン電極を、形成させることを特徴とするグラフェンデバイスの製造方法。

【請求項3】
導電性基板にアモルファスカーボン膜を堆積させ、
このアモルファスカーボン膜上に、薄膜金属層と厚膜金属層とからなる矩形パターンを形成し、
加熱処理にて、薄膜遷移金属層が厚膜遷移金属層側へ凝集し、矩形パターン凹部底面に位置する薄膜金属層を消失させ、グラフェン層のみを析出させ、
このグラフェン層上に、電極用絶縁体を配し、
導電性基板底面にゲート電極を、ゲート電極を挟む両側の厚膜遷移金属層の一方にソース電極を、他方にドレイン電極を形成させることを特徴とするグラフェンデバイスの製造方法。

国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015212450thum.jpg
出願権利状態 公開
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