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JP5666984B2 - Preparation method of carbon thin film - Google Patents

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JP5666984B2 JP2011106956A JP2011106956A JP5666984B2 JP 5666984 B2 JP5666984 B2 JP 5666984B2 JP 2011106956 A JP2011106956 A JP 2011106956A JP 2011106956 A JP2011106956 A JP 2011106956A JP 5666984 B2 JP5666984 B2 JP 5666984B2
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  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

本発明は、グラフェンおよびグラファイトなどの炭素薄膜の作製方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a carbon thin film such as graphene and graphite.

近年、炭素原子から構成される1原子層のシートであるグラフェンが、将来のエレクトロニクス材料として注目を集めている。グラフェンは、グラファイトの1原子層を取り出したものである。グラフェンは、大きなキャリア移動度を有しており、また化学的にも安定である。このため、配線材料や電界効果トランジスタなどの電子素子、透明電極材料等としての応用が期待されている。   In recent years, graphene, which is a monolayer sheet composed of carbon atoms, has attracted attention as a future electronic material. Graphene is obtained by extracting one atomic layer of graphite. Graphene has a large carrier mobility and is also chemically stable. For this reason, application as wiring elements, electronic elements such as field effect transistors, and transparent electrode materials is expected.

上述したような特徴を有するグラフェンまたはグラファイト薄膜は、主に以下の3つの方法で合成されている。   Graphene or graphite thin films having the above-described characteristics are mainly synthesized by the following three methods.

第1に剥離法がある(非特許文献1参照)。これは、グラファイトを粘着性のテープで何度も剥離して薄くした後、基板上に転写する方法である。顕微鏡の観察などにより、適当なグラフェン片を見つけてデバイスを形成する。この方法では、最も良好な移動度のグラフェンが得られるが、現在のところ大面積化できる見通しは全くない。   First, there is a peeling method (see Non-Patent Document 1). This is a method in which graphite is peeled many times with an adhesive tape and thinned, and then transferred onto a substrate. A suitable graphene piece is found by microscopic observation or the like to form a device. With this method, graphene with the best mobility can be obtained, but there is no prospect that the area can be increased at present.

第2に、SiCを熱分解する方法がある(非特許文献2参照)。SiC基板を高温で加熱することによりシリコンを昇華させ、基板表面にグラフェンまたはグラファイト薄膜を形成する方法である。この方法の産業応用上の主な短所は、真空中や不活性ガス雰囲気中で、1000℃あるいはこれ以上の高温に加熱できる高温炉が必要であることがある。また、大面積のSiC基板が製造されておらず、またSiC基板は単位面積あたりの価格も比較的高価であることからコストが高くなることも問題となる。   Second, there is a method of thermally decomposing SiC (see Non-Patent Document 2). In this method, silicon is sublimated by heating a SiC substrate at a high temperature to form a graphene or graphite thin film on the substrate surface. The main disadvantage of this method in industrial application is that it may require a high-temperature furnace that can be heated to a high temperature of 1000 ° C. or higher in a vacuum or in an inert gas atmosphere. In addition, a SiC substrate having a large area is not manufactured, and the cost per unit area of the SiC substrate is relatively high, which increases the cost.

第3に、熱化学気相成長(熱CVD)法がある(非特許文献3参照)。遷移金属などの基板を不活性ガス雰囲気中で加熱し、炭素を含む原料ガスを供給することにより基板表面にグラフェンまたはグラファイト薄膜を合成する方法である。この方法は、3つの方法の中では比較的低コストであり、大面積のグラフェンまたはグラファイト薄膜を合成できる方法として期待されている。しかしながら、一般に、原料ガスにはメタンなどの可燃性・爆発性を有するガスを用いる必要があり、安全性を確保するためには相応のコストがかかる。また、熱CVD法では、分解した原料ガス中の炭素が既に合成されたグラフェンまたはグラファイト薄膜表面に付着することによる膜形成効果もあるが、このような金属基板との相互作用を受けない付着による膜形成は、結晶性を低下させる。   Third, there is a thermal chemical vapor deposition (thermal CVD) method (see Non-Patent Document 3). In this method, a substrate such as a transition metal is heated in an inert gas atmosphere, and a raw material gas containing carbon is supplied to synthesize graphene or a graphite thin film on the substrate surface. This method is relatively low cost among the three methods, and is expected as a method capable of synthesizing a large-area graphene or graphite thin film. However, in general, it is necessary to use a flammable / explosive gas such as methane as a raw material gas, and it takes a considerable cost to ensure safety. In addition, in the thermal CVD method, carbon in the decomposed source gas has an effect of forming a film by adhering to the surface of the already synthesized graphene or graphite thin film, but by such adhesion that does not receive interaction with the metal substrate. Film formation reduces crystallinity.

A.K.Geim and K.S.Novoselov, "The rise of grapheme", Nature Materials, vol.6, pp.183-191, 2007.A.K.Geim and K.S.Novoselov, "The rise of grapheme", Nature Materials, vol.6, pp.183-191, 2007. H.Hibino, H.Kageshima and M.Nagase, "Epitaxial few-layer graphene:towards single crystal growth", Journal of Physics D : Applied Physics, vol.43, 374005, 2010.H. Hibino, H. Kageshima and M. Nagase, "Epitaxial few-layer graphene: towards single crystal growth", Journal of Physics D: Applied Physics, vol.43, 374005, 2010. H.J.Park, J.Meyer, S.Roth, V.Skakalova, "Growth and properties of few-layer graphene prepared by chemical vapor deposition", Carbon, vol.48, pp.1088-1094, 2010.H.J.Park, J.Meyer, S.Roth, V.Skakalova, "Growth and properties of few-layer graphene prepared by chemical vapor deposition", Carbon, vol.48, pp.1088-1094, 2010.

上述したように、これまでの剥離法・熱分解法によるグラフェンまたはグラフェンが積層したグラファイト層の形成方法では、低コストで大面積に形成することができないという問題がある。前述したように、熱CVD法によれば、比較的低コストでグラフェンが形成できるが、この技術では、取り扱いが容易ではない可燃性・爆発性ガスを用いることになり、製造が容易ではなく、また、品質の面でも問題がある。   As described above, the conventional method for forming graphene or a graphite layer in which graphene is laminated by a peeling method / pyrolysis method has a problem that it cannot be formed in a large area at low cost. As described above, according to the thermal CVD method, graphene can be formed at a relatively low cost, but with this technology, a flammable / explosive gas that is not easy to handle is used, and manufacturing is not easy. There is also a problem in terms of quality.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、高品質なグラフェンが、低コストで大面積に、より容易に作製できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to enable high-quality graphene to be easily produced in a large area at a low cost.

本発明に係る炭素薄膜の作製方法は、炭素が溶解する金属から構成された金属層を用意する第1工程と、スパッタ法および蒸着法より選択した堆積法により金属層の上にアモルファス状態の炭素を堆積して炭素層を形成する第2工程と、加熱することで炭素層を金属層に溶解させる第3工程と、加熱の温度を低下させることで金属層に溶解している炭素を金属層の表面に析出させて金属層の表面にグラフェンを形成する第4工程とを少なくとも備える。 The method for producing a carbon thin film according to the present invention includes a first step of preparing a metal layer composed of a metal in which carbon dissolves, and an amorphous carbon on the metal layer by a deposition method selected from a sputtering method and a vapor deposition method. A second step of forming a carbon layer by depositing, a third step of dissolving the carbon layer in the metal layer by heating, and the carbon dissolved in the metal layer by lowering the temperature of the heating to the metal layer And a fourth step of forming graphene on the surface of the metal layer.

上記炭素薄膜の作製方法において、金属はニッケルであればよい。この場合、金属層は、層厚280〜320nmの範囲に形成し、炭素層は、層厚16〜20nmの範囲に形成し、加熱の温度は、880〜920℃の範囲とし、加熱の保持時間は、28〜32分の範囲とすればよい。   In the carbon thin film manufacturing method, the metal may be nickel. In this case, the metal layer is formed in a layer thickness of 280 to 320 nm, the carbon layer is formed in a layer thickness of 16 to 20 nm, the heating temperature is in the range of 880 to 920 ° C., and the heating holding time is May be in the range of 28 to 32 minutes.

以上説明したように、本発明によれば、金属層に炭素層を溶解させてから析出させるようにしたので、高品質なグラフェンが、低コストで大面積に、より容易に作製できるという優れた効果が得られる。   As described above, according to the present invention, since the carbon layer is dissolved in the metal layer and then deposited, the high-quality graphene can be easily manufactured in a large area at a low cost. An effect is obtained.

図1Aは、本発明の実施の形態における炭素薄膜の作製方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing a state in each step for explaining a method for producing a carbon thin film in an embodiment of the present invention. 図1Bは、本発明の実施の形態における炭素薄膜の作製方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing a state in each step for explaining a method for producing a carbon thin film in the embodiment of the present invention. 図1Cは、本発明の実施の形態における炭素薄膜の作製方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1C is a cross-sectional view schematically showing a state in each step for explaining a method for producing a carbon thin film in the embodiment of the present invention. 図1Dは、本発明の実施の形態における炭素薄膜の作製方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1D is a cross-sectional view schematically showing a state in each step for explaining the method for producing the carbon thin film in the embodiment of the present invention. 図2は、炭素薄膜のラマンスペクトルを示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a Raman spectrum of a carbon thin film.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図1A〜図1Dは、本発明の実施の形態における炭素薄膜の作製方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A to 1D are cross-sectional views schematically showing states in respective steps for explaining a method for producing a carbon thin film in an embodiment of the present invention.

まず、図1Aに示すように、炭素が溶解する金属から構成された金属層102を用意する(第1工程)。例えば、酸化シリコン層が表面に形成されているシリコンからなる基板101の上に、スパッタ法や真空蒸着法などにより、ニッケル(Ni)からなる多結晶状態の金属層102を形成すればよい。酸化シリコン層を介して金属層102を形成することで、後述する加熱の工程において、シリコンと金属との反応が防げる。酸化シリコン層は100nm程度の層厚であればよい。また、ニッケルからなる多結晶状態の金属層102は、層厚300nm程度であればよい。   First, as shown in FIG. 1A, a metal layer 102 made of a metal in which carbon is dissolved is prepared (first step). For example, a polycrystalline metal layer 102 made of nickel (Ni) may be formed on a substrate 101 made of silicon on which a silicon oxide layer is formed by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like. By forming the metal layer 102 through the silicon oxide layer, the reaction between silicon and metal can be prevented in the heating step described later. The silicon oxide layer may have a thickness of about 100 nm. The polycrystalline metal layer 102 made of nickel may have a thickness of about 300 nm.

次に、図1Bに示すように、金属層102の上に炭素層103を形成する(第2工程)。ここでは、スパッタ法および蒸着法より選択した堆積法により、金属層102の上に炭素を堆積して炭素層103を形成する。蒸着法としては、真空蒸着法,電子ビーム蒸着法などがある。このように形成した炭素層103は、アモルファス状態となっている。例えば、スパッタリング法により、層厚18nm程度に炭素層103を形成すればよい。   Next, as shown in FIG. 1B, a carbon layer 103 is formed on the metal layer 102 (second step). Here, the carbon layer 103 is formed by depositing carbon on the metal layer 102 by a deposition method selected from a sputtering method and an evaporation method. Examples of the vapor deposition method include a vacuum vapor deposition method and an electron beam vapor deposition method. The carbon layer 103 thus formed is in an amorphous state. For example, the carbon layer 103 may be formed to a thickness of about 18 nm by a sputtering method.

次に、加熱することで炭素層103を金属層102に溶解させる(第3工程)。炭素層103を金属層102に溶解(固溶)させることで、図1Cに示すように、基板101の上に固溶層102aが形成される。例えば、1000sccmでアルゴンガスを供給して66661Pa(500Torr)としている電気炉で、基板温度を毎分90℃で900℃まで昇温し、この状態を30分保持する。なお、sccmは流量の単位であり、0℃・1013hPaの流体が1分間に1cm3流れることを示す。 Next, the carbon layer 103 is dissolved in the metal layer 102 by heating (third step). By dissolving (solid solution) the carbon layer 103 in the metal layer 102, a solid solution layer 102a is formed on the substrate 101 as shown in FIG. 1C. For example, the substrate temperature is raised to 900 ° C. at 90 ° C./min in an electric furnace in which argon gas is supplied at 1000 sccm to make 66661 Pa (500 Torr), and this state is maintained for 30 minutes. Note that sccm is a unit of flow rate, and indicates that a fluid at 0 ° C. and 1013 hPa flows 1 cm 3 per minute.

900℃に加熱することで、アモルファス状態の炭素がニッケルに溶解する。また、900℃の保持時間を30分程度とすることで、層厚18nm程度の炭素層103の全てが、金属層102に溶解する。このように炭素が固溶した固溶層102aにおいては、炭素は、層厚方向に濃度分布を形成しているものと考えられる。例えば、炭素が全て溶解した直後は、固溶層102aの表面近傍では、内部よりも炭素濃度が高い状態となる。この後、時間の経過とともに、炭素が層厚方向に拡散していく。   By heating to 900 ° C., amorphous carbon dissolves in nickel. Further, by setting the holding time at 900 ° C. to about 30 minutes, all of the carbon layer 103 having a layer thickness of about 18 nm is dissolved in the metal layer 102. Thus, in the solid solution layer 102a in which carbon is dissolved, it is considered that the carbon forms a concentration distribution in the layer thickness direction. For example, immediately after all the carbon is dissolved, the carbon concentration is higher in the vicinity of the surface of the solid solution layer 102a than in the interior. Thereafter, with the passage of time, carbon diffuses in the layer thickness direction.

次に、加熱の温度を低下させることで、図1Dに示すように、金属層102に溶解している炭素を金属層102の表面に析出させて金属層102の表面にグラフェン104を形成する(第4工程)。例えば、上述したように900℃で30分保持した後、毎分20℃で室温(20℃程度)まで降温すればよい。温度の低下とともに、固溶層102aの表面近傍で溶解しきれなくなった炭素が、グラフェン(またはグラファイト層)として、表面に析出する。複数のグラフェンを析出させれば、グラファイト層となる。   Next, by reducing the heating temperature, as shown in FIG. 1D, carbon dissolved in the metal layer 102 is deposited on the surface of the metal layer 102 to form graphene 104 on the surface of the metal layer 102 ( (4th process). For example, as described above, after holding at 900 ° C. for 30 minutes, the temperature may be decreased to room temperature (about 20 ° C.) at 20 ° C. per minute. As the temperature decreases, carbon that cannot be completely dissolved in the vicinity of the surface of the solid solution layer 102a is deposited on the surface as graphene (or a graphite layer). If a plurality of graphene is deposited, it becomes a graphite layer.

上述したように析出して金属層102に形成されるグラフェンまたはグラファイト層の厚さは、固溶層102aの表面近傍に溶解していた炭素の量に依存するが、析出する炭素の層は、金属層102の界面より全てが結晶化してグラフェンまたはグラファイト層となっている。析出した層においては、アモルファス状態の炭素層は存在しない。   The thickness of the graphene or graphite layer deposited on the metal layer 102 as described above depends on the amount of carbon dissolved in the vicinity of the surface of the solid solution layer 102a. All are crystallized from the interface of the metal layer 102 to form a graphene or graphite layer. In the deposited layer, there is no amorphous carbon layer.

ここで、上述した析出によるグラファイト層の形成では、金属層102および炭素層103の層厚、加熱温度、加熱保持時間の制御が重要となる。炭素が溶解している固溶層102aの表面近傍における炭素濃度が一定限度以下になると、高温状態より例えば室温にまで戻しても、もはやグラフェンまたはグラファイト層の析出は起こらず、炭素は金属層に溶解したままの状態となる。金属層102が厚すぎる条件、炭素層103が薄すぎる条件、加熱の温度が高すぎる条件、また、高温での保持時間が長すぎる条件では、上述したように、炭素の析出が起こらず、グラフェンまたはグラファイト層が得られない。   Here, in the formation of the graphite layer by precipitation as described above, it is important to control the layer thickness, heating temperature, and heating holding time of the metal layer 102 and the carbon layer 103. When the carbon concentration in the vicinity of the surface of the solid solution layer 102a in which carbon is dissolved is below a certain limit, even if the temperature is returned to a room temperature from a high temperature state, for example, the graphene or graphite layer no longer precipitates, It remains dissolved. Under the conditions where the metal layer 102 is too thick, the carbon layer 103 is too thin, the heating temperature is too high, or the holding time at a high temperature is too long, as described above, carbon deposition does not occur, and graphene Or a graphite layer is not obtained.

一方、金属層102が薄すぎる条件、炭素層103が厚すぎる条件、加熱の温度が低すぎる条件、また、高温での保持時間が短すぎる条件では、全ての炭素層103が金属層102に溶解することができず残ることになる。また、金属層102が薄すぎると、加熱した際に金属層102に穴が開き、あるいは離散的に凝集するようになる。   On the other hand, if the metal layer 102 is too thin, the carbon layer 103 is too thick, the heating temperature is too low, or the holding time at high temperature is too short, all the carbon layers 103 are dissolved in the metal layer 102. You can't do it and it will remain. On the other hand, if the metal layer 102 is too thin, holes are formed in the metal layer 102 when heated, or they are aggregated discretely.

析出によりグラフェンまたはグラファイト層を形成する条件は、上述した条件に限られるものではない。全ての炭素層103が金属層102に溶解し、かつ固溶層102aの表面近傍での炭素濃度が適切な値になるように調節することが重要となる。例えば、金属層102をニッケルから構成する場合、金属層102は、層厚280〜320nmの範囲としていればよい。また、炭素層103は、層厚16〜20nmの範囲としていればよい。また、加熱の温度は、880〜920℃の範囲とし、加熱の保持時間は、28〜32分の範囲とすればよい。   The conditions for forming the graphene or the graphite layer by precipitation are not limited to the above-described conditions. It is important to adjust so that all the carbon layers 103 are dissolved in the metal layer 102 and the carbon concentration in the vicinity of the surface of the solid solution layer 102a becomes an appropriate value. For example, when the metal layer 102 is made of nickel, the metal layer 102 may have a layer thickness in the range of 280 to 320 nm. Moreover, the carbon layer 103 should just be the range of 16-20 nm in layer thickness. The heating temperature may be in the range of 880 to 920 ° C., and the heating holding time may be in the range of 28 to 32 minutes.

次に、本実施の形態により作製したグラフェンまたはグラファイト層(炭素薄膜)の品質の評価結果について、図2を用いて説明する。図2は、炭素薄膜のラマンスペクトルを示す特性図である。励起光波長は532nmを用いた。また比較のために、メタンを原料として用いた熱CVD法でニッケル層の上に形成したグラフェンまたはグラファイトのスペクトル、およびスパッタリングで堆積したアモルファス炭素薄膜のスペクトルを併せて示した。図2において、(a)が本実施の形態における炭素薄膜のラマンスペクトルであり、(b)が、CVD法で形成したグラフェンまたはグラファイトのラマンスペクトルであり、(c)が、アモルファス炭素薄膜のラマンスペクトルである。   Next, the evaluation results of the quality of the graphene or graphite layer (carbon thin film) produced according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a characteristic diagram showing a Raman spectrum of a carbon thin film. The excitation light wavelength was 532 nm. For comparison, a spectrum of graphene or graphite formed on a nickel layer by a thermal CVD method using methane as a raw material and a spectrum of an amorphous carbon thin film deposited by sputtering are also shown. In FIG. 2, (a) is the Raman spectrum of the carbon thin film in the present embodiment, (b) is the Raman spectrum of graphene or graphite formed by the CVD method, and (c) is the Raman spectrum of the amorphous carbon thin film. It is a spectrum.

本実施の形態における炭素薄膜は、図2の(a)に示すように、アモルファス炭素層の残存の形跡は見られず、得られた薄膜は表面から金属層の界面まで全て積層したグラフェンまたはグラファイトから構成されていると考えられる。一般に、GバンドとDバンドの比がグラファイトの結晶性を表す指標として用いられており、G/D比が大きいほど結晶性が高い。   As shown in FIG. 2A, the carbon thin film in the present embodiment has no evidence of remaining amorphous carbon layer, and the obtained thin film is a graphene or graphite layered from the surface to the interface of the metal layer. It is thought that it is composed of In general, the ratio between the G band and the D band is used as an index representing the crystallinity of graphite. The larger the G / D ratio, the higher the crystallinity.

図2の(b)に示す熱CVD法で合成したグラフェンまたはグラファイト薄膜のG/D比が約22であるのに対し、本実施の形態における炭素薄膜のG/D比は約60である。この「60」という値は、一般的な熱CVD法で得られるグラフェンまたはグラファイト薄膜のG/D比以上である。   The G / D ratio of the graphene or graphite thin film synthesized by the thermal CVD method shown in FIG. 2B is about 22, whereas the G / D ratio of the carbon thin film in this embodiment is about 60. This value of “60” is equal to or higher than the G / D ratio of graphene or graphite thin film obtained by a general thermal CVD method.

熱CVD法においても、一旦金属層に溶け込んだ炭素原子がグラフェンまたはグラファイト薄膜として金属から析出する効果があると考えられるが、これ以外にも原料ガス分子が分解して基板を経ずに直接炭素が表面に堆積する効果もあると考えられる。CVD法による後者の効果は、特に厚いグラファイト膜の形成時に重要となる。しかし基板表面の金属から析出するグラフェンまたはグラファイト薄膜は、一般に基板表面の金属との相互作用により原子配列が非常に規則的に揃いやすいのに対し、直接炭素がグラフェンまたはグラファイト薄膜表面に付着する効果による膜形成では欠陥が生じやすく、生成したグラフェンまたはグラファイト薄膜の品質を低下させる。本実施の形態における炭素薄膜は、金属からの析出のみによって形成されるため、熱CVD法に比べて結晶性が高いと考えられる。   Even in the thermal CVD method, carbon atoms once dissolved in the metal layer are considered to have the effect of precipitating from the metal as graphene or graphite thin film, but in addition to this, the source gas molecules decompose and directly carbon without passing through the substrate It is considered that there is an effect of depositing on the surface. The latter effect by the CVD method is particularly important when forming a thick graphite film. However, graphene or graphite thin films deposited from metal on the substrate surface are generally very regular in atomic arrangement due to the interaction with the metal on the substrate surface, whereas carbon is directly attached to the graphene or graphite thin film surface. Defects are easily generated in the film formation by, and the quality of the generated graphene or graphite thin film is deteriorated. Since the carbon thin film in this Embodiment is formed only by precipitation from a metal, it is thought that crystallinity is high compared with a thermal CVD method.

以上に説明した本発明によれば、アモルファス炭素を含まない良質な結晶状態の炭素薄膜を、一般に用いられている成膜装置および加熱装置を用いることで、簡便に得ることができる。このため、低コスト、大面積、かつ、安全に、グラフェンまたはグラファイト層が形成できるようになる。   According to the present invention described above, a good-quality crystalline carbon thin film that does not contain amorphous carbon can be easily obtained by using a generally used film forming apparatus and heating apparatus. For this reason, a graphene or a graphite layer can be formed safely at low cost, in a large area.

このように作製したグラフェンまたはグラファイト層は、配線材料あるいは透明電極材料として用いることができる。また、グラフェンまたはグラファイトの層を絶縁性基板に転写すれば、電子素子材料として用いることもできる。   The graphene or graphite layer thus produced can be used as a wiring material or a transparent electrode material. Further, if a graphene or graphite layer is transferred to an insulating substrate, it can also be used as an electronic element material.

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述では、金属層をニッケルから構成したが、これに限るものではなく、金属層を、コバルトから構成してもよい。金属層は、炭素が溶解する金属から構成されていればよい。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications and combinations can be implemented by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious. For example, in the above description, the metal layer is made of nickel. However, the present invention is not limited to this, and the metal layer may be made of cobalt. The metal layer should just be comprised from the metal which carbon melt | dissolves.

101…基板、102…金属層、102a…固溶層、103…炭素層、104…グラフェン。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Substrate, 102 ... Metal layer, 102a ... Solid solution layer, 103 ... Carbon layer, 104 ... Graphene.

Claims (3)

炭素が溶解する金属から構成された金属層を用意する第1工程と、
スパッタ法および蒸着法より選択した堆積法により前記金属層の上にアモルファス状態の炭素を堆積して炭素層を形成する第2工程と、
加熱することで前記炭素層を前記金属層に溶解させる第3工程と、
加熱の温度を低下させることで前記金属層に溶解している炭素を前記金属層の表面に析出させて前記金属層の表面にグラフェンを形成する第4工程と
を少なくとも備えることを特徴とする炭素薄膜の作製方法。
A first step of preparing a metal layer composed of a metal in which carbon dissolves;
A second step of forming a carbon layer by depositing amorphous carbon on the metal layer by a deposition method selected from a sputtering method and an evaporation method;
A third step of dissolving the carbon layer in the metal layer by heating;
And a fourth step of forming graphene on the surface of the metal layer by precipitating carbon dissolved in the metal layer by lowering the heating temperature to form graphene on the surface of the metal layer. Thin film manufacturing method.
請求項1記載の炭素薄膜の作製方法において、
前記金属はニッケルであることを特徴とする炭素薄膜の作製方法。
In the manufacturing method of the carbon thin film of Claim 1,
A method for producing a carbon thin film, wherein the metal is nickel.
請求項2記載の炭素薄膜の作製方法において、
前記金属層は、層厚280〜320nmの範囲に形成し、
前記炭素層は、層厚16〜20nmの範囲に形成し、
前記加熱の温度は、880〜920℃の範囲とし、
前記加熱の保持時間は、28〜32分の範囲とする
ことを特徴とする炭素薄膜の作製方法。
In the manufacturing method of the carbon thin film of Claim 2,
The metal layer is formed in a layer thickness range of 280 to 320 nm,
The carbon layer is formed in a layer thickness of 16 to 20 nm,
The heating temperature is in the range of 880 to 920 ° C.
The heating holding time is in the range of 28 to 32 minutes.
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