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成均館大、静電気で作動するグラフェン電子素子を開発

グラフェン透明電極、半導体素子内の電極素材などに活用可能


静電気現象を利用してグラフェン電子素子を駆動する技術が開発された。

韓国研究財団(チョ・ムジェ理事長)は成均館大学校のキム・サンウ教授研究チームが非常に薄い厚さをもつ2次元物質に発生する静電気現象を利用して電気的特性を制御するグラフェン電子素子技術を開発したと7月2日に発表した。

グラフェン、h-BN、MoS2などの2次元物質は厚さが非常に薄く電気的特性が優れていることから次世代電子素材として活用するための研究が活発に行われている。しかし2次元物質から成る電子素子は製造工程が複雑で集積化が難しい。また電流のオン/オフを調節するゲートの位置や形態、大きさを修正できないので商用化が難しかった。

研究チームは2次元物質が非常に薄く外部の電場により特性が敏感に変わる点に着眼した。簡単に電場を形成できる摩擦電気により物質の特性を制御できるのではないかと考えた。研究チームは化学気相蒸着法で合成したグラフェンでサンプルを製造して一定の領域を摩擦したのち表面を測定した結果、摩擦した領域でのみ電気が形成されることを確認した。静電気現象は長時間、数日以上にわたり安定して維持された。

このように2次元物質の新たな静電気現象は必要に応じて無形のゲートを形成し修正や削除が可能であることからゲートが不要で制御が容易。またグラフェンだけでなく多様な2次元物質でも電気的特性を制御できる。ナノレベルの微細な制御が可能で超高密度の集積回路の製造単価と製造時間も大幅に抑えられるものと見られる。

本研究はグラフェンに静電気(摩擦電気)を起こし必要に応じて形成、削除できるゲートの形成方法を初めて開発した点で意味が大きい。これによりグラフェンの電気的特性を制御する静電気方式の新たなトランジスタの可能性をも提示した。

キム・サンウ教授は「静電気を活用した新たな方式で2次元物質のもつ素材的限界を克服した電子素子を開発できた。超高密度集積化による超高容量メモリー電子素子、グラフェン透明電極、半導体素子内の電極素材などに活用できるものと期待される」と述べた。

研究結果は『Nature Communications』に6月26日付で掲載された。





[2017-07-04]

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