インド系アメリカ人がグラフェンを「成長させる」トリクルダウン法に貢献

研究者らは、銅の亀裂から炭素を漏出（トリクルダウン）させることで、ナノスケールの電子用途に使用される材料上にグラフェンを直接「成長」させる新しいプロセスを開発し、それによって高性能電子デバイスの製造への道を切り開いた。

米国イリノイ大学シカゴ校（UIC）のインド系アメリカ人ヴィカス・ベリー率いる化学技術者チームによって開発されたこの多用途プロセスにより、電子機器に関連するほぼすべての半導体または誘電体基板上でグラフェンを経済的に成長させることができます。業界はそうである、と研究者らは主張する。

彼らはこの新しい方法を米国化学会のジャーナル「ACS Applied Materials and Interfaces」に報告し、2 つの米国特許を取得しました。

「この方法は、驚異的な材料であるグラフェンの応用にとって大きな変革をもたらす可能性があります」と、著者の一人であるUICの助教サンジェイ・ベフラ氏は電子メールでIANSに語った。

2004 年に発見されたグラフェンは、二次元ハニカム格子状に配置された炭素原子の単層のシートです。

グラフェンは、その電荷キャリアの超高速移動性により、ナノエレクトロニクス、オプトエレクトロニクス、およびフォトニクスにおいて有望であることが示されています。また、多くの並外れた機械的および熱的特性も備えており、それらは今でも活用されています。

ナノエレクトロニクスデバイスの製造では、金属基板上に個別に成長させたグラフェンを、選択した誘電体基板上に転写することが不可欠です。

転写に使用されている現在の技術には、グラフェンに望ましくない欠陥や不純物を導入する汚染が起こりやすいプロセスが含まれているため、高性能のナノおよびオプトエレクトロニクスデバイスや産業用途には不利なものとなっています。

研究者らは、誘電体基板上に高品質のグラフェンを直接成長させる「カーボンラジカルの粒界拡散」と呼ばれるプロセスを開発し、汚染されやすい転写プロセスの必要性を排除することで、この問題を克服した。

この「直接」プロセスには、真空中で加熱された炉内でのメタン (炭素源) の解離が含まれます。このようにメタンの解離によって生成された炭素ラジカルは、多結晶銅薄膜の粒界を通って拡散（細流）し、銅とシリコンベースの誘電体基板の界面でグラフェンに結晶化します。

基板上にグラフェンを直接成長させるこの戦略は、ナノスケールエレクトロニクスからエネルギー変換、オプトエレクトロニクスに至るまでの産業用途向けの大規模グラフェンの製造に適していると著者らは報告している。

この作品の他の寄稿者には、エア・リキードのフォン・グエン氏とサンエジソン・セミコンダクターズのマイケル・シークリスト氏が含まれます。