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METHOD FOR MANUFACTURING A GRAPHENE/SiC COMPOSITE MATERIAL AND GRAPHENE/SiC COMPOSITE MATERIAL OBTAINED BY THE SAME commons

Patent code P130009292
File No. NU-0497
Posted date May 30, 2013
Application number P2013-021076
Publication number P2014-152051A
Patent number P6041346
Date of filing Feb 6, 2013
Date of publication of application Aug 25, 2014
Date of registration Nov 18, 2016
Inventor
  • (In Japanese)楠 美智子
  • (In Japanese)木村 佳祐
  • (In Japanese)庄司 健太郎
  • (In Japanese)乗松 航
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人名古屋大学
Title METHOD FOR MANUFACTURING A GRAPHENE/SiC COMPOSITE MATERIAL AND GRAPHENE/SiC COMPOSITE MATERIAL OBTAINED BY THE SAME commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of advantageously manufacturing a graphene/SiC composite material in which a flat large-area graphene has been laminated and formed at an atomic level atop the C (carbon surface) of a SiC monocrystal substrate.
SOLUTION: The C surface of a SiC monocrystal substrate is bared by removing an oxide film covering the surface of the SiC monocrystal substrate and formed as a result of spontaneous oxidation, and after a TiC layer has subsequently been formed on the C surface of the SiC monocrystal substrate, the SiC monocrystal substrate on which the TiC layer has been formed is heated within an argon gas atmosphere so as to manufacture a graphene/SiC composite material in which one, two, or more graphene layers have been laminated and formed atop the SiC monocrystal substrate.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)



炭素原子が最密充填された六員環構造を呈する、炭素の単一原子層であるグラフェン(グラファイトシート)は、その内部において、電子が質量ゼロの相対論的粒子として振る舞い、極めて高い電子移動度を示すことが知られている。また、グラフェンは、既知の物質の中で最高の融点を有し、熱伝導度においても優れているところから、最初の報告(非特許文献1参照)以来、研究者達の間で盛んに研究が進められている。このような状況の下、近年、グラフェンに関して種々の報告が為されている。





例えば、非特許文献2においては、最大で200000cm2 /Vsecを超える電子移動度がグラフェンにて測定された旨を報告している。なお、そのような高い電子移動度は、Si(シリコン)の約100倍、カーボンナノチューブの5倍以上に相当するものである。また、非特許文献3においては、2層のグラフェンとSiC基板との間に0.26eVのバンドギャップが存在することが報告されており、トランジスタやその他の電子機器への応用が提案されている。





ところで、上述の如き優れた特性を有するグラフェンを、例えば基板上に形成せしめる手法としては、従来より、1)層状構造を呈するグラファイト結晶から剥離した1層又は2層以上のグラフェン(特許文献1参照)を、SiO2 /Si基板上に転写する手法や、2)SiC基板を(超)高真空下において加熱し、Si原子を昇華させて、残存するC(炭素)原子の自己組織化によってSiC基板上にグラフェンを形成する手法等が、広く知られている。





しかしながら、上記1)の手法は、グラファイト結晶からグラフェンを剥離する際に偶然に頼るところが大きく、大面積のグラフェンを得難いという問題を内在しており、また、上記2)の手法にあっては、得られるグラフェンが原子レベルの凹凸を比較的多く有しており、その大きさも、最大長が約200nm程度と未だ充分な大きさとは言い難いものであった。





このため、特に半導体業界においては、現在、原子レベルにおいて平坦な大面積グラフェンがSiC基板上に積層形成されてなるグラフェン/SiC複合材料の開発が、切望されているのである。

Field of industrial application (In Japanese)



本発明は、グラフェン/SiC複合材料の製造方法、及びそれにより得られるグラフェン/SiC複合材料に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
SiC単結晶基板上に一層又は二層以上のグラフェンが積層形成されてなるグラフェン/SiC複合材料の製造方法にして、
自然酸化によって形成された、SiC単結晶基板の表面を覆う酸化皮膜を除去することにより、該SiC単結晶基板のC面を露出させる工程と、
前記SiC単結晶基板のC面上に、TiC層を形成せしめる工程と、
TiC層が形成された前記SiC単結晶基板を、アルゴンガス雰囲気下、加熱する工程とを、
有することを特徴とするグラフェン/SiC複合材料の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2013021076thum.jpg
State of application right Registered
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