韓国IBS「グラフェン積層体の開発に成功」と発表…半導体集積度高める

韓国の研究チームが2次元物質であるグラフェンを積層し、半導体回路の集積度を高められる技術を開発した。

基礎科学研究院(IBS)ナノ構造物理研究団のイ・ヨンヒ団長の研究チームが4層の「多層グラフェン」を広く均一に合成する方法を世界で初めて開発したことが7月28日、明らかになった。研究の成果は同日、Natureの姉妹紙である「Nature Nanotechnology」に掲載された。
 

(画像:電子顕微鏡で観察した多層グラフェン=IBS提供)

 
グラフェンは炭素原子が蜂の巣状に並んだ2次元物質である。電気をよく通し、透明かつ柔軟であるため、半導体の素材に使われている。1層構造であるグラフェンを積層した多層グラフェンを活用することで、半導体の回路をより小さくできる。

グラフェンの製造には「化学気相蒸着(CVD)」法が使われている。高温環境でメタンを炭素と水素に分離し、炭素のみを銅基板に付着させる仕組みである。銅基板の代わりにニッケル基板を用いることでグラフェンの積層が可能になるが、層の数が均一にならないため性能の具現は難しい。

研究チームは銅-シリコンの合金を基板に使用すると、銅基板より炭素が均一に蒸着されるという事実を発見し、900℃の高温で銅基板にシリコンを蒸着させ、銅-シリコンの合金を作った。また、研究チームは銅-シリコンの合金を利用し、4層構造の多層グラフェンを数平方センチメートルの大きさで均一にすることに成功した。さらに、メタンの濃度を調節することで層の数も調節できる。

研究チームは、「層の数に比例して電気抵抗が小さくなり、電気をよく通す」とし、「この特性を多様な半導体素子技術に応用することができる」と説明した。今後、研究チームは大量合成実験を繰り返し、品質安定性を高める研究を遂行する予定だ。イ団長は、「多層グラフェンを多様な電子機器に適用し、性能の差を確認する」と言った。

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