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整理番号 5439   (公開日 2010年06月02日) (カテゴリ 素材エレクトロニクス
グラフェンのヘテロ原子ドーピングと物性制御
●内容 強い共有結合で結ばれた炭素一層からなるグラフェンはその高い移動度からトランジスタへの応用が期待されている。しかし、グラフェン自体は半金属のためバンドギャップが0で、トランジスタとして使用する場合にはオンオフ比が取れないことが問題となっている。化学的な手法によりヘテロ原子をグラフェン格子中にドープ(原子の一部を別の原子に置き換えること)できればバンドギャップが開くことが理論的に予想されている。また、グラフェン層へのヘテロ原子のドープはリチウムイオン二次電池の負極電極の性能向上や触媒活性発現などに関連することが従来指摘されてきた。当研究室では炭化水素分子の金属基板上での縮重合によってグラフェン成長を研究してきたが、最近、原料ガスに含窒素分子を混入させることによって窒素原子がドープできることを見出した。この系に関して原子構造解析、電子状態の解明、電気特性の評価などをおこなっている。産業のさまざまな分野で話題となっているグラフェンへのヘテロ原子ドープ系について、制御された状態での機構解明について共同研究をおこないたい。
参考図書:斉木幸一朗、徳本洋志編集「グラフェンの機能と応用展望」(シーエムシー出版)
http://yukimuki.k.u-tokyo.ac.jp/jpf/saiki-cJ.html
●研究者
教授 斉木 幸一朗
大学院新領域創成科学研究科 複雑理工学専攻
●画像


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図1.単層グラフェンの原子像
白金基板上でベンゼン分子を重合させて作製したグラフェンの走査トンネル顕微鏡像。グラフェンのハニカム格子が観察されている。
(C) 斉木研究室

図2.窒素をドープしたグラフェンの伝達特性
窒素をドープしたカーボンナノウォールのトランジスタ伝達特性。非ドープ試料では右下がりのp型伝導だけが観察されるが、ドープによりゲート電圧で極性が反転する両極性となる。
(C) 斉木研究室
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上記内容は、各研究者へのインタビューをもとに東京大学 産学協創推進本部で骨子をまとめたものです。
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