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カーボン、二次元材料、ナノテクノロジー

カーボンベースの材料が使われている消費財は大量かつ広範で、未来のテクノロジーに対する二次元材料への期待も大きいことから、これらの分野はラマン分光にとって鍵となる分野です。

ラマン分光では、グラフェン、カーボンナノチューブ (CNT)、グラファイト、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン (DLC) など、あらゆる形態のカーボンを同定できます。さらに、MoS2、hBN、WSe2 などの二次元材料の研究も可能です。

あらゆる形態のカーボンの分析

レニショーのラマンシステムは、カーボン材料の研究、開発、品質管理に使用されています。下記を判別できます。

  • グラフェンの層数、欠陥、ドーピングと歪み
  • ダイヤモンドライクカーボン (DLC) の厚さとハイブリッド組成 (sp2sp3)
  • カーボンナノチューブ (CNT) の直径と機能化
  • ダイヤモンドの応力、純度、起源 (合成か天然か)
  • C60 やその他のフラーレンの特性
  • アモルファスカーボンの構造上の組成
  • White light image of graphene
  • Raman image of graphene
シリコン基板上のグラフェン片の白色光とラマンイメージ。ラマンイメージは、グラフェンの層数により、単層 (赤)、二層 (青)、多層 (緑) に色分けされています。

ホットフィラメント成長させた CVD ダイヤモンド膜のラマンイメージとフォトルミネセンスイメージ。

ラマンイメージは、1332cm-1 のダイヤモンドバンドの強度を示しています。暗い領域はグラファイト含有率が高いため、レーザー透過率が低く、ダイヤモンド信号が微弱です。

フォトルミネッセンスイメージは、1.77eV バンドの密度 (赤色、成長中のフィラメントからの汚染に関連している可能性が最も高い) と 1.95eV バンドの密度 (青色、[N-V] - 窒素空孔) に基づいています。

単層と薄膜

カーボンベースの材料が使われている消費財は大量かつ広範で、未来のテクノロジーに対する二次元材料への期待も大きいことから、これらの分野はラマン分光にとって鍵となる分野です。

これらの新材料の中には、単一原子層またはごく少数の原子層から構成されているものがあります。高感度のレニショーラマンシステムな、これらを短時間で簡単に同定および分析できます。

銅フォイル上に形成された CVD グラフェンの分析

レニショーの LiveTrack フォーカストラッキングテクノロジーは、平坦でない広範な領域をマッピングする場合でも、サンプルのフォーカスを維持します。

より強い信号を、損傷することなく

DLC などの一部のカーボンの薄膜は、レーザーの出力密度が高いと損傷することがあります。レニショーのラインフォーカスレーザー技術は、出力密度は低く抑えつつ、トータルの出力は維持します。そのため、サンプルを損傷することなく、高品質のデータを短時間で収集できます。

ナノテクノロジー

高空間分解能を持つレニショーの inVia 共焦点ラマンマイクロスコープは、グラフェンや CNT のようなナノマテリアルの構造と欠陥を調べるのに最適です。

レニショーは、スキャニングプローブマイクロスコープ (原子間力顕微鏡など) にラマン分析を融合しています。複合システムによって、SPM/AFM で取得した高空間分解能の形状情報と特性情報に、化学分析機能を追加できます。さらに、チップ増強ラマン分光測定 (TERS) を使用して、ナノメートル単位のラマン化学情報を取得することも可能です。

すべての情報を含むスペクトル

SynchroScan は、高分解能かつ広範囲なスペクトルを生成します。ラマンとフォトルミネセンスの全域にわたるデータを簡単かつ高速で収集します。例えば、下記が可能になります。

  • カーボンナノチューブのラジアルブリージングモード (RBM) を G バンドおよび 2D バンドと共に確認
  • ラマンスペクトルに加え、ダイヤモンドの欠陥に関連するフォトルミネセンス形状を調査

ニーズに合わせたサポート

本分野の詳細または他分野については、アプリケーションチームにお問い合わせください。

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Oxford Instruments とのジョイントウェビナー

グラフェン以外の二次元材料の形成と特性評価

過去 10 年間でグラフェンの物理特性と技術の調査が進み、同様のファンデルワールス構造を持つ多くの材料に関する研究が行われてきました。

このような材料のひとつとして大きな注目を集めるものに、遷移金属ダイカルコゲナイド (TMDC) があります。これはエレクトロニクスとオプトエレクトロニクスの両分野への応用で、大きな可能性を秘めることが確認されています。このウェビナーは、二次元材料とラマンによる特性評価の最近動向に焦点を合わせ、プロセスエンジニアリングと材料の特性評価の相関関係について解明します。

このウェビナーは、下記の 2 講演構成です。
二次元材料とヘテロ構造の特性評価 - Dr Tim Batten (Renishaw plc)
二次元材料とヘテロ構造の堆積 - Dr Ravi Sundaram (Oxford Instruments、英国)

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