【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.09】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24HK0061

利用課題名 / Title

磁気共鳴のためのグラフェンナノ構造デバイス作製

利用した実施機関 / Support Institute

北海道大学 / Hokkaido Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed

キーワード / Keywords

スパッタリング/ Sputtering,リソグラフィ/ Lithography,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,ダイシング/ Dicing,量子効果/ Quantum effect,センサ/ Sensor,エレクトロデバイス/ Electronic device,量子効果デバイス/ Quantum effect device

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

福田 昭

所属名 / Affiliation

兵庫医科大学医学部物理学教室

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

HK-611：多元スパッタ装置
HK-604：レーザー描画装置
HK-621：反応性イオンエッチング装置
HK-632：レーザー顕微鏡
HK-705：ダイシングソー

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

グラフェンは、炭素原子の2次元物質であり、また２次元電子系が表面で露出していることから、表面分子吸着によってデバイスの特性を変えることができる。本研究では、２次元電子系を持つグラフェンや遷移金属ダイカルコゲナイド系の積層ナノ構造試料を作製し、抵抗検出を中心とした電子スピン共鳴（ESR）や核スピン共鳴（NMR）のための試料作製を行う。グラフェン等積層構造半導体試料をデバイス化し、分子吸着した際に伝導度がどのように変化するかを超低温・強磁場下で調べ、マイクロ波照射下での伝導度の変化を高感度に捉え、抵抗検出型磁気共鳴を試みる。

実験 / Experimental

Graphene-supermarket社製のCVD Graphene/h-BN(Gr/hBN)積層構造試料を用いて2種類のホールバー構造（試料AおよびB）のデバイス加工を試みた。具体的にはレーザー描画装置によるホールバー形状のリソグラフィーと多元スパッタ装置による電極形成、反応性イオンエッチング装置を用いた不要なグラフェンの除去を行うことで目的の構造を作製した。

結果と考察 / Results and Discussion

グラフェンに重なる電極部分の面積を両サイド（ソースおよびドレイン電極）について大きくすることにより、グラフェンが剥離することなく、かつ、レジスト残りの少ない良質なデバイスを作製することができた。また、収率もかなり良く、9個中すべてが利用可能なデバイスを作製できるところに到達した。今後はボンディングを行い、センシング特性など低温でのデバイス評価を実施する。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Gr/hBNホールバー構造

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件