材料：原子レベルの薄さの回路を実現するための、グラフェンと窒化ホウ素の横方向ヘテロ構造体
Nature 488, 7413 doi: 10.1038/nature11408
薄膜の電気的性質の精密な空間的制御は、現代の集積回路の作製を可能にする重要な技術である。化学気相成長法の最近の進展によって、真性グラフェンやドープグラフェン、六方晶窒化ホウ素（h-BN）の大量生産が可能になった。しかし、このような真に原子レベルの薄さを持つ系において、横方向ヘテロ構造体を制御して作製する技術はまだ実現されていない。グラフェン/h-BN界面は、原子レベルの薄さの連続膜の中で原子組成が異なる部分が共存しうることや、適切に制御すればバンドギャップと磁気特性を精密に設計できることが知られているため、とりわけ興味深い。これまでに報告されているグラフェン/h-BN界面を制御する方法には、基本的な制約があり、従来のリソグラフィー法を用いて集積化するのが容易でない。今回我々は、導電性グラフェンと絶縁性h-BNの横方向接合だけでなく、真性グラフェンと置換ドープグラフェンの横方向接合を空間的に制御して形成でき拡張性と汎用性のある作製工程［我々は「パターニング再成長（patterned regrowth）」と呼んでいる］について報告する。我々は、この方法で得た膜が、これらのヘテロ接合を跨いで機械的連続性を持つシートであることを実証している。コンダクタンス測定によって、h-BN領域の横方向の絶縁性が確認されている。これに対し、ドープグラフェンとアンドープグラフェンの電気的挙動については、低いシート抵抗と高いキャリア移動度が示され、優れた特性が維持されている。我々の研究結果は、原子レベルの薄さの集積回路を開発するための重要な一歩であり、原子1個分の厚さの連続シートに能動素子や受動素子を電気的に分離して組み込むことを可能にするものである。これらの素子を操作・積層すれば極限の薄さの複合デバイスを形成できるであろう。
