JP7042492B2 - 基板上のグラフェン膜の直接成膜法及び走査型プローブ顕微鏡用カンチレバー - Google Patents
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Description
この構成において、カンチレバーの探針部は、シリコンで形成されていることが望ましい。カンチレバーの温度は300℃以下、100℃以上に保持され、原料ガスと共に二酸化炭素ガス(CO2 )と水素ガス(H2 )とアルゴンガス(Ar)との混合ガスをカンチレバー上に流し、突起上にグラフェン膜を直接成膜した後に、グラフェン膜をオゾンにより処理することが望ましい。
さらに、グラフェン膜は、突起上に直接成膜された後に、酸素を含む雰囲気中において紫外線により照射処理されることが望ましい。
他の発明の構成は、走査型プローブ顕微鏡に用いられるカンチレバーにおいて、カンチレバーは、シリコンで形成された突起からなる探針部を有し、探針部の表面に、グラフェンから成る横方向成長直接成膜層を有するすることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーである。
シリコンの突起にグラフェンの直接成膜層が積層されていることにより、走査型プローブ顕微鏡用の特性が向上する。
図1は本発明に係るグラフェン膜の製造装置100の構成を示す構成図である。図1に示されるように、製造装置100は、CVD反応容器1と、その上部に配設された導波管2とを有する。CVD反応容器1と導波管2との間には、石英から成るプラズマ励振板3が設けられている。プラズマ励振板3のCVD反応容器1側に面した面には多数の微小な凹部30が形成されている。この凹部30に電界が集中することにより、凹部30がプラズマの発生起点となり、低電力でのプラズマの発生が容易になる。また、CVD反応容器1の内部及びプラズマ励振板3をマイクロ波で励振するために導波管2の下部にスロットアンテナ4が設けられている。導波管2には2.45GHzのマイクロ波が供給され、スロットアンテナ4を介して、CVD反応容器1の内部及びプラズマ励振板3に電磁波が供給される。
なお、基板5の温度は、150~600℃の範囲の任意の温度にすることができる。また、基板5の温度を150~300℃の低温にしても、良質で広い面積のグラフェン膜を得ることができる。マイクロ波はパルス変調しなくとも良い。パルス変調することで、基板上にグラフェン膜が均一一様に形成される結果、光透過率と移動度が向上した。
3:励振板
5:基板
7:加熱装置
20…レーザ
30:凹部
Claims (8)
- CVD反応容器内において、炭素源のプラズマ分解により、グラフェン膜を基板上に製造する方法であって、
前記基板は、シリコン、窒化ガリウム、銅インジウム硫黄、ガラス、又は石英のうちの1種であり、
前記基板の温度を300℃以下、100℃以上に保持し、
少なくとも炭素と水素とを有する化合物の原料ガスとして、メタン(CH4 )、アセチレン(C2 H2 )、エチレン(C2 H4 )、エタン(C2 H6 )のうち1種のガスと、二酸化炭素ガス(CO2 )と水素ガス(H2 )とアルゴンガス(Ar)との混合ガスを前記基板上に流し、
前記CVD反応容器の内圧を1~500Paに保持し、
電力700W以上、1200W以下の範囲のマイクロ波を供給して、マイクロ波励起により前記基板の表面上に前記混合ガスの表面波プラズマを生成し、
前記マイクロ波の電力と前記二酸化炭素ガスの流量を最適化することにより、触媒を用いることなく前記基板上にグラフェン膜を横方向成長させて、前記グラフェン膜のシート抵抗を低下させ光透過率を向上させ、その後に前記基板上に直接成膜された前記グラフェン膜をオゾンにより処理することにより、処理前と比較して前記グラフェン膜のシート抵抗を低下させ、光透過率を増加させ、1.6kΩ/□以下のシート抵抗と、70%以上の光透過率を有したグラフェン膜を直接成膜させる
ことを特徴とするグラフェン膜の製造方法。 - 前記マイクロ波は、パルス変調された繰り返しパルスマイクロ波であることを特徴とする請求項1に記載のグラフェン膜の製造方法。
- 前記グラフェン膜は、前記基板上に直接成膜された後に、酸素を含む雰囲気中において紫外線により照射処理されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のグラフェン膜の製造方法。
- 走査型プローブ顕微鏡に用いられるカンチレバーの製造方法において、
前記カンチレバーの温度を500℃以下に保持し、少なくとも炭素と水素とを有する化合物の原料ガスを前記カンチレバー上に流し、マイクロ波励起により前記原料ガスの表面波プラズマを生成して、触媒を用いることなく前記カンチレバーの探針部を構成する突起上にグラフェン膜を横方向成長させて直接成膜させることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡に用いられるカンチレバーの製造方法。 - 前記カンチレバーの前記探針部は、シリコンで形成されていることを特徴とする請求項4に記載の走査型プローブ顕微鏡に用いられるカンチレバーの製造方法。
- 前記カンチレバーの温度は300℃以下、100℃以上に保持され、
前記原料ガスと共に二酸化炭素ガス(CO2 )と水素ガス(H2 )とアルゴンガス(Ar)との混合ガスを前記カンチレバー上に流し、
前記突起上にグラフェン膜を直接成膜した後に、前記グラフェン膜をオゾンにより処理する
ことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の走査型プローブ顕微鏡に用いられるカンチレバーの製造方法。 - 前記グラフェン膜は、前記突起上に直接成膜された後に、酸素を含む雰囲気中において紫外線により照射処理されることを特徴とする請求項4乃至請求項6の何れか1項に記載の走査型プローブ顕微鏡に用いられるカンチレバーの製造方法。
- 走査型プローブ顕微鏡に用いられるカンチレバーにおいて、
前記カンチレバーは、シリコンで形成された突起からなる探針部を有し、前記探針部の表面に、グラフェンから成る横方向成長直接成膜層を有するすることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡用カンチレバー。
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