その構�]式はベンゼン環から出来ている。ベンゼン環は、よく��(m┬ng)られているが6つの炭素原子から成り炭素—炭素の共�~�T合は�kつおきに二�_�T合であり、すなわち�kつおきに�k�_�T合になっている。そのベンゼン環を2次元平�Cに�T合させて広げて�t開するとグラフェンになる。グラフェンはモノレイヤーである、�tち炭素原子�k層のみの薄いシートである。したがってグラフェンは2次元原子�T晶などと言われることもある。その�款寮�は�j(lu┛)きいので�W定な薄膜であろうことが�[定される。�o文献ではその厚さが0.38nm、かつ原子間�{(di┐o)�`は、0.142nmとされ、シリコンなどと比べても原子間�{(di┐o)�`の値は小さく緻密な素材であることが�[定される。

グラフェンのバンドギャップはほぼ�Fとされる。したがってその電気伝導は金�錣��Zいモードである。電流を運ぶ電子の�‘暗戮篭辰�ほど�j(lu┛)きく15,000cm2/Vsほどもあり理�b的な�T果と�T盾しないことが報告(参考�@料1)されている。�k��(sh┫)で��LSIに�H��されるシリコンは電子が1500 cm2/Vs、��孔が600 cm2/Vsである。驚くべきはP型グラフェンでは��孔の�‘暗戮眛瑛佑帽發�15,000 cm2/Vsである。このためデバイスが作られればその高�]性が期待される。

高伝導率が��徴のグラフェンはLSIの配線材料として適性がある可��性があると筆�vは思う。もちろん、薄膜のままでは厚さが不�Bしていて電流を流す���C積が�j(lu┛)きくならないため積層化することが��要になるのだが。�‘暗戮�高いゆえに電子が原子と衝突する��が少ないためエレクトロマイグレーションが少ないと考えられる。緻密な��徴も耐マイグレーションを高めるだろう。さらにグラフェンの場合、銅はもちろん、銀をも��える高伝導度ゆえに比較的薄い配線材料に使えるだろう。LSI配線は薄ければ段差が小さく好都合だ。

現在アクティブマトリックスLCDには透��電極としてITOが使われている。ITOはインジウムと錫の�┣��颪任△襪�透��で高い電気伝導性を保�~する。ただしITOの�M点はインジウムがレアアースであって我が国では�忼しない。もとよりレアと言われ、世�cでも�忼が少ない。レアアースはある国では�忼するが戦�S的に輸出禁�Vをしていて、�k般�bだが、我が国が入�}するのは容易ではない。しかし、グラフェンにはその問��がない。

透��性が高くないグラフェンだが、高い伝導度ゆえに薄いまま使えれば可��性が出て来るかも��(m┬ng)れない。サムスンは�@城�j(lu┛)の飯����男教�bと連�@で130μm厚のグラフェンのシート（参考�@料2）を作って発表した。シートに電極材を印刷して切��しタッチパネルを作った。光透��(c┬)率は97.4%に達している。別に作った4層の積層フィルムは光透��(c┬)率がおよそ90%であった。この値はITOを越えていると、報告�vらは主張している。シート�B�^値も単位���C積30Ωが�u(p┴ng)られた。

英国マンチェスター�j(lu┛)学の研�|室では最小サイズのトランジスタ(参考�@料3)をグラフェンで実現しようとしている。サイズは分子並みとしている。�Z�Qムーアの法�Г�らの乖�`も見られシリコンデバイスのサイズを��(f┫)らす�Mしさが�g見されるようになって来たのは周��(m┬ng)の��実だ。グラフェンの層は単�k炭素原子膜で薄い。�o表の仕��(sh┫)が巧みでよく解らないが彼らの�`指すトランジスタは厚さが�k原子層で長さがグラフェン二次元�T晶で10原子��度を�`指している。ここでぶつかる�M関は、�崕劼里茲Δ縫哀薀侫Д鵑離丱鵐疋�ャップがゼロである��実だ。バンドギャップがゼロでは金�錣覆里波焼���ではない。どうしたら解��するか？問��の解��を�`指してマンチェスター�j(lu┛)学の研�|室ではグラフェンを引っ張った、�tち引張応��を加えて見た。�T果バンドギャップはゼロから�~限な値に変わった、としている。これによって科学�vらは最小サイズのトランジスタがグラフェンで実現すると期待している。

富士通研�|所は昨�Q11月27日のプレス発表で「�j(lu┛)基�����Cにグラフェントランジスタを低�a(b┳)で直接形成する�\術を開発」したと発表した。要旨は、次世代トランジスタの材料として期待されるグラフェンを、�k般的な半導�����]プロセスであるCVD法を��いて絶縁基���屬膨穡a(b┳)で直接形成する�\術を開発し、�j(lu┛)基��の���Cにトランジスタを形成することに世�cで初めて成功した。開発した新�\術により、�j(lu┛)基��の���Cにグラフェントランジスタを形成することが可�Δ砲覆蝓�形成したトップゲート・トランジスタのドレイン電流のゲート電圧依�T性はグラフェンに��徴的な両極��性を�u(p┴ng)た、というものであった。

そして、IBMはグラフェン膜で高�]で動作するトランジスタを作��し、そのデモ実�xの�T果を報じた。IBMの��(sh┫)法はSiCのウェーハを使ったことに��徴がある。����的には秘密のようだが、�X分解によってSiCの表層のシリコンを除去し表層には炭素だけを残す。残ったカーボンはSiCウェーハ�屬妊哀薀侫Д鵑砲覆襪里澄�作ったトランジスタはMIS型電�c効果トランジスタであり金�錣離肇奪廛押璽箸硫爾砲魯櫂螢沺悉y(t┓ng)来の高誘電率絶縁膜を配�△靴拭�ゲート長は240nmとそれほど微細ではない。シリコンの場合240nm長のゲートでは遮��周�S数40GHz��度がトップデータだが、初期のグラフェントランジスタでも同様な値が�u(p┴ng)られた。科学�vらは最適化をすることでグラフェントランジスタは最新の報告では�~に100GHzの成果(参考�@料4)を�u(p┴ng)ている。

グラフェンはバンドギャップゼロなので金�鐡粗���性をもつためマンチェスター�j(lu┛)学では�Z労している。�k��(sh┫)、富士通やIBMはその�M問を解��しているような気がする。
世�cでグラフェンの実��化を��い始めている。日本が負けるわけには行かない。

参考�@料：
1. Akin Akturk, et. al., J. Appl. Phys. 103, 053702 (2008)
2. http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20100622/183669/
3. http://www.manchester.ac.uk/aboutus/news/display/?id=3529
4. http://www.newscom.com/cgi-bin/prnh/20100205/NY50316