室温でグラフェン回路をフレキ基板上に形成

EETimes
室温でグラフェン回路をフレキ基板上に形成

Graphene_one-step_process_univ-of-illimois_image1.png
ポリマーを使わずに、フレキシブル基板上にパターニングしたグラフェンをワンステップで製造する
(といわれる)方法の略図 (クリックで拡大) 出典:University of Illinois, Urbana-Champaign

米大学の研究チームが、室温環境でフレキシブル基板上にグラフェン回路を形成する技術を
開発したと報じられています。


グラフェンは、銅箔上でCVD(化学気相成長)法を適用して簡単に成長させることができます。
ただし、必要な回路パターンをエッチングして非金属基板に移す簡単な手法はありませんでした。
University of Illinois at Urbana-Champaign(イリノイ大学アーバナシャンペーン校)の研究チームは、
単純なシャドーマスクを使って室温でグラフェン回路を迅速にパターンニングしてフレキシブル基板に移す
1ステッププロセスを開発したと発表しています。

<シリコン板上での試行錯誤が続く中、フレキ板上で>

グラフェンは銅箔上でCVD法を適用して簡単に成長させることができるのは、以前から分かっていました。
Texas Instruments(TI)やIBMなどのエンジニアたちは、従来の手法を適用して回路をパターンニングできるよう
シリコン基板上にグラフェンを成長させるべく試行錯誤を重ねてきたが、成功には及んでいません。

イリノイ大学研究チームの開発した室温プロセスは、シリコン基板上でグラフェンを成長させる代わりに、
銅の上でグラフェンを簡単に成長させ、グラフェン回路をエッチングして基板に移す手法
(同研究チームはこの工程を「1ステップ」と主張している)でし。
次世代材料であるフレキシブルポリマー基板など、ほぼどんな基板に対しても適用できるとのこと。
この手法のカギとなるのが、単純なシャドーマスクに回路パターンをカッティングすることだとしています。

同大教授のSungWoo Nam氏が率いる同研究チームに所属する博士号取得候補者のKeong Yong氏は、
EE Timesに対して、「所望のマイクロパターンをCADソフトウェアで設計し、コンピュータと連動した
商用レーザーカッターを使ってパターンに応じたシャドーマスクを作製する。このような迅速な設計を
繰り返し行って回路を複製するために、レーザーカッターの回転率を上げて低コストのポリマーと金属シートを
パターンニングする」と説明しています。

銅箔にCVD法で蒸着したグラフェン上にカットされたシャドーマスクを置いて、酸素プラズマを使ってエッチングします。
パターニングされたグラフェンは、ラミネーション(積層)プロセスを適用してフレキシブル基板に移されます。
ラミネーションプロセスでは、確実に共形接触させ銅箔をエッチング除去しています。

<「より純度の高いグラフェンの生成にも役立つ」>

Yong氏はEE Timesに対し、「このような簡易なアプローチにより、われわれの方法では、
従来の複雑な微細加工プロセスや高分子足場の必要性をなくすことで、全体の製造工程数と時間を
減らすことが可能となった。さらに重要なのは、ポリマーを使わないことから、
より純度の高いグラフェンの生成にも役立つ点だ」と語っています。

<課題は微細化か>

現時点では、Yong氏らの方法を用いて製造されたグラフェンチップの大きさに限度はありませんが、
シャドーマスクをどれほど細かくエッチングできるかという点では限界があります。
現在のシリコン回路は既にナノメートル領域にありますが、シャドーマスクプロセスは
マイクロメートル領域にとどまっています。
そのため、シャドーマスクプロセスでシリコン加工を仕上げるにはいまだ課題があると考えられます。

Graphene_pattern_image_univ-of-illinois_image1.jpg
上=精緻なミクロン規模の機能を備えたさまざまなステンシルマスクの光学顕微鏡画像
下=柔軟性のあるカプトン膜上に移された対応するグラフェン層のパターン  
出典:University of Illinois, Urbana-Champaign

<50μmを実証>

Yong氏は「われわれはこの簡易なアプローチを用いて、線や文字、円などが含まれたさまざまな
グラフェン層のパターンを50μmまでの異なるサイズで実現できることを実証した」と語っています。

Yong氏によると、研究者らは今後、シャドーマスクを縮小し、実デバイスを構築することで、
現在必要とされる数十億米ドルよりも安い、数千米ドルをかけてラボを装備すれば、
実用的なグラフェン回路を製造できるようになるというアイデアを証明するとしています。

研究チームには、博士研究員のPilgyu Kang氏や、既にイリノイ大学を卒業し、現在はIntelに勤務している
Ali Ashraf氏なども参加しています。


当ブログ関連記事
より明るく柔軟な「グラフェン電子ペーパー」を中国企業が開発。従来よりも低コストで、1年以内の量産を見込む
グラフェンの超伝導化に成功、東北大学など
大比表面積・高結晶性炭素材料、東北大らが開発
効率良くグラファイトを剥離――大量生産にメド

    
関連記事
スポンサーサイト

この記事へのコメント

トラックバック

URL :

プロフィール

miyabi

  • Author:miyabi
  • 2013/1よりディスプレイ周りの技術情報を掲載。

    Twitter @deep2black
カレンダー
10 | 2017/11 | 12
- - - 1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 - -
最近の記事
タグリスト
カテゴリー
アーカイブ
リンク
人気記事
ブログ内検索
関連書籍
RSSフィード
Twitter