(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラフェンと、
前記グラフェンの第１終端部と、前記第１終端部よりも内側の第１領域とに対向して設けられ、前記第１終端部の炭素原子に、炭素原子とは異なる第１原子を介して結合された金属原子を有し、前記第１領域との間に生じる相互作用が、前記第１終端部との間に生じる相互作用よりも弱い第１導体層と
を含むことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記第１原子は、酸素原子又は硫黄原子であることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記グラフェンの、前記第１終端部と反対側の第２終端部と、前記第２終端部よりも内側の第２領域とに対向して設けられ、前記第２終端部の炭素原子に、炭素原子とは異なる第２原子を介して結合された金属原子を有し、前記第２領域との間に生じる相互作用が、前記第２終端部との間に生じる相互作用よりも弱い第２導体層を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記第１導体層と前記第２導体層との間の前記グラフェンと積層された絶縁膜と、
前記絶縁膜の、前記グラフェンと反対の側に積層された電極と
を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
【請求項５】
前記第１導体層がソース電極であり、前記第２導体層がドレイン電極であり、前記電極がゲート電極であることを特徴とする請求項４に記載の電子装置。
【請求項６】
グラフェンの第１終端部の炭素原子に、炭素原子とは異なる第１原子を結合する工程と、
前記第１原子が結合された前記第１終端部と、前記第１終端部よりも内側の第１領域とに、金属原子を有する第１導体層を対向させ、当該金属原子を前記第１原子と結合する工程と
を含み、
前記第１導体層は、前記第１領域との間に生じる相互作用が、前記第１終端部との間に生じる相互作用よりも弱いことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項７】
前記グラフェンの、前記第１終端部と反対側の第２終端部の炭素原子に、炭素原子とは異なる第２原子を結合する工程と、
前記第２原子が結合された前記第２終端部と、前記第２終端部よりも内側の第２領域とに、金属原子を有する第２導体層を対向させ、当該金属原子を前記第２原子と結合する工程と
を更に含み、
前記第２導体層は、前記第２領域との間に生じる相互作用が、前記第２終端部との間に生じる相互作用よりも弱いことを特徴とする請求項６に記載の電子装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１導体層と前記第２導体層との間の前記グラフェンと積層される絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の、前記グラフェンと反対の側に積層される電極を形成する工程と
を更に含むことを特徴とする請求項７に記載の電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置及び電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素材料の１種であるグラフェンは、炭素原子がｓｐ2結合により六角格子状に並んだ原子１層のシート状の物質であり、高い電子移動度を示すことが知られている。例えば、このような性質を有するグラフェンを、半導体素子等を含む電子装置内の、配線や、トランジスタのチャネルに適用することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−３６０４０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】フィジカル・レビュー・ビー（Physical Review B），２００９年，７９巻，ｐ．１９５４２５−１〜１９５４２５−１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
グラフェンを用いる電子装置では、グラフェンへの電流供給或いはグラフェンからの電流取り出しのために、金属等の導体材料を用いた導体層がグラフェンに接続される場合がある。
【０００６】
しかし、グラフェンと導体層を接続した時には、それらの相互作用により、グラフェンの電子移動度が低下したり、グラフェンと導体層の接触抵抗が増大したりすることがある。そのため、グラフェンの性質を活かした電子装置を得ることができないことが起こり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、グラフェンと、前記グラフェンの第１終端部と、前記第１終端部よりも内側の第１領域とに対向して設けられ、前記第１終端部の炭素原子に、炭素原子とは異なる第１原子を介して結合された金属原子を有し、前記第１領域との間に生じる相互作用が、前記第１終端部との間に生じる相互作用よりも弱い第１導体層とを含む電子装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の一観点によれば、グラフェンの第１終端部の炭素原子に、炭素原子とは異なる第１原子を結合する工程と、前記第１原子が結合された前記第１終端部と、前記第１終端部よりも内側の第１領域とに、金属原子を有する第１導体層を対向させ、当該金属原子を前記第１原子と結合する工程とを含み、前記第１導体層は、前記第１領域との間に生じる相互作用が、前記第１終端部との間に生じる相互作用よりも弱い電子装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、導体層との接続時におけるグラフェンの電子移動度の低下、グラフェンと導体層の接触抵抗の増大を抑えた電子装置を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】グラフェンを用いたトランジスタの第１の例を示す図である。
【図２】グラフェンを用いたトランジスタの第２の例を示す図である。
【図３】グラフェンと電極との接続部の一例の説明図である。
【図４】グラフェンと電極との接続部の別例の説明図である。
【図５】第１の実施の形態に係るグラフェンの準備工程の一例を示す図（その１）である。
【図６】第１の実施の形態に係るグラフェンの準備工程の一例を示す図（その２）である。
【図７】第１の実施の形態に係るグラフェンの転写工程の一例を示す図である。
【図８】第１の実施の形態に係るソース電極及びドレイン電極の形成工程の一例を示す図（その１）である。
【図９】第１の実施の形態に係るソース電極及びドレイン電極の形成工程の一例を示す図（その２）である。
【図１０】第１の実施の形態に係るグラフェンと電極の原子配置を第１原理計算によってシミュレーションして得られた側面図である。
【図１１】図１０の構造モデルについて第１原理計算を行った結果得られたグラフェンの状態密度を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態に係るグラフェンの準備工程の一例を示す図（その１）である。
【図１３】第２の実施の形態に係るグラフェンの準備工程の一例を示す図（その２）である。
【図１４】第２の実施の形態に係るグラフェンの転写工程の一例を示す図である。
【図１５】第２の実施の形態に係るソース電極及びドレイン電極の形成工程の一例を示す図（その１）である。
【図１６】第２の実施の形態に係るソース電極及びドレイン電極の形成工程の一例を示す図（その２）である。
【図１７】第２の実施の形態に係るグラフェンと電極の原子配置を第１原理計算によってシミュレーションして得られた側面図である。
【図１８】図１７の構造モデルについて第１原理計算を行った結果得られたグラフェンの状態密度を示す図である。
【図１９】第３の実施の形態に係るトランジスタの形成方法の一例を示す図（その１）である。
【図２０】第３の実施の形態に係るトランジスタの形成方法の一例を示す図（その２）である。
【図２１】第４の実施の形態に係る導体部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
グラフェンは、炭素（Ｃ）原子がｓｐ2結合により六角格子状に並んだ原子１層のシート状の物質であり、フェルミ準位付近で特徴的な線形分散バンドを有するために、電子移動度が高く、半導体装置の高速化や低消費電力化に有用であると考えられる。グラフェンは、シート中における電子の散乱を抑制した場合、室温でも１０００００ｃｍ2Ｖ-1ｓ-1を超える非常に大きな電子移動度を達成することが可能である。このような高い電子移動度を達成し得るグラフェンを、例えば、トランジスタや配線に利用することが提案されている。
【００１２】
一例として、グラフェンをトランジスタのチャネルの材料に用いた例を、図１及び図２に示す。
図１はグラフェンを用いたトランジスタの第１の例を示す図である。図１には、第１の例に係るトランジスタの要部斜視模式図を示している。
【００１３】
図１に示すトランジスタ１０は、基板１１、絶縁膜１２、グラフェン１３、ソース電極１４ａ、ドレイン電極１４ｂ、ゲート絶縁膜１５及びゲート電極１６を有している。
基板１１には、各種基板を用いることができる。絶縁膜１２には、各種絶縁材料を用いることができ、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）が用いられる。このような絶縁膜１２上に、チャネルとなるグラフェン１３が設けられる。グラフェン１３は、例えば、エチレン（ＣＨ2ＣＨ2）等の炭化水素を用いてＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって触媒金属上に形成されたグラフェンを絶縁膜１２上に転写することで、設けられる。尚、炭化水素を用いて形成されるグラフェン１３は、水素（Ｈ）原子で終端されることが多い。
【００１４】
トランジスタ１０では、絶縁膜１２の上に設けられたグラフェン１３のｘ方向の両端部（各々、終端部及び終端部から内側の領域）上に、ソース電極１４ａ及びドレイン電極１４ｂが設けられる。ソース電極１４ａ及びドレイン電極１４ｂには、例えば、金属が用いられる。このようなソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂの間のグラフェン１３上に、ゲート絶縁膜１５を介してゲート電極１６が設けられる。
【００１５】
図１に示すトランジスタ１０では、ゲート電極１６の電位が制御されることで、グラフェン１３を用いたチャネルのオン、オフの状態が制御される。
また、図２はグラフェンを用いたトランジスタの第２の例を示す図である。図２には、第２の例に係るトランジスタの要部斜視模式図を示している。
【００１６】
図２に示すトランジスタ２０は、基板２１、絶縁膜２２、グラフェン２３、ソース電極２４ａ及びドレイン電極２４ｂを有している。
基板２１には、導電性を有する基板が用いられ、例えば、所定導電型の不純物元素を添加したシリコン（Ｓｉ）基板等の半導体基板が用いられる。絶縁膜２２には、各種絶縁材料を用いることができ、例えば、酸化シリコンが用いられる。このような絶縁膜２２上に、チャネルとなるグラフェン２３が、上記同様、転写等の方法を用いて、絶縁膜２２上に設けられる。
【００１７】
トランジスタ２０では、絶縁膜２２の上に設けられたグラフェン２３のｘ方向の両端部（各々、終端部及び終端部から内側の領域）上に、ソース電極２４ａ及びドレイン電極２４ｂが設けられる。ソース電極２４ａ及びドレイン電極２４ｂには、例えば、金属が用いられる。
【００１８】
図２に示すトランジスタ２０では、導電性の基板２１がゲート電極として機能し、基板２１の電位が制御されることで、グラフェン２３を用いたチャネルのオン、オフの状態が制御される。
【００１９】
グラフェンを用い、例えば、上記の図１や図２に例示するような構成を有するトランジスタを得ることができる。
尚、トランジスタのチャネルにグラフェンを用いる場合、ソース電極及びドレイン電極として機能する電極（導体層）は、グラフェンの上層側に限らず、グラフェンの下層側に設けることもできる。
【００２０】
ここで、グラフェンをチャネルに用いたトランジスタにおける、グラフェンと電極（ソース電極、ドレイン電極）との接続について述べる。
図３はグラフェンと電極との接続部の一例の説明図である。図３の上図には、グラフェンと電極を模式的に図示し、図３の下図には、グラフェンと電極の状態密度の一例を模式的に図示している。
【００２１】
電極２には、金属が用いられる。グラフェンをチャネルに用いたトランジスタにおいては、金属を用いた電極２と、チャネルとなるグラフェン１が積層され、それらに流される電流Ｉのオン、オフが、グラフェン１に対向して配置される図示しないゲート電極を用いて制御される。
【００２２】
グラフェン（Ｇｒ）１と電極（Ｍ）２の間のトンネル電流Ｊについては、次式（１）のような関係がある。
Ｊ∝∫ＤM（ＥF）×ｆM（Ｅ）×Ｔ（Ｅ）×ＤGr（ＥF）×｛１−ｆGr（Ｅ）｝ｄＥ∝１／Ｒc・・・（１）
式（１）において、ＤMは電極２の状態密度（Density Of State；ＤＯＳ）、ｆMは電極２のフェルミ関数、Ｔは透過率、ＤGrはグラフェン１の状態密度（ＤＯＳ）、ｆGrはグラフェン１のフェルミ関数であり、Ｒcは接触抵抗である。グラフェン１は、フェルミ準位ＥF付近で特徴的な線形分散バンドを有するために、グラフェン１の状態密度ＤGrが電極２の状態密度ＤMに比べて小さく、接触抵抗Ｒcを律速する。
【００２３】
電極２として、例えば、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）等の金属（金属タイプＡという）を用いた場合、電極２は、グラフェン１との間に化学結合を形成する。即ち、電極２の金属原子と、グラフェン１の炭素原子とが、直接、化学結合する。
【００２４】
ここでは図示を省略するが、金属タイプＡの電極２を用いた場合には、電極２とグラフェン１の接続部に化学結合が形成されて強い相互作用が存在するために、接続部においてグラフェン１の状態密度ＤGrが増大し、低い接触抵抗Ｒcが得られる。しかし、電極２とグラフェン１の接続部における強い相互作用のために、グラフェン１の高い電子移動度の由来ともなっているフェルミ準位ＥF付近でのバンドの線形分散が大きく乱れ、グラフェン１の電子移動度の低下やシート抵抗（Ω／□）の増大を招く。
【００２５】
一方、電極２として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）等の金属（金属タイプＢという）を用いた場合、電極２は、グラフェン１と化学結合（化学吸着）せず、グラフェン１と物理吸着する。
【００２６】
図３の下図には、このような金属タイプＢの電極２を用いた場合の状態密度ＤGrを模式的に示している。金属タイプＢの電極２を用いた場合には、電極２とグラフェン１の接続部における相互作用が弱いために、フェルミ準位ＥF付近でのバンドの線形分散が大きく乱れず、グラフェン１の電子移動度の低下やシート抵抗の増大が抑えられる。しかし、電極２とグラフェン１の接続部における相互作用が弱いために、グラフェン１の状態密度ＤGrが小さく、それに反比例して接触抵抗Ｒcが大きくなる。
【００２７】
そこで、上記のような点に鑑み、次の図４に示すような手法を採用する。
図４はグラフェンと電極との接続部の別例の説明図である。図４の上図には、グラフェンと電極を模式的に図示し、図４の下図には、グラフェンと電極の状態密度の一例を模式的に図示している。
【００２８】
この手法では、電極２に金属タイプＢの金属を用い、図４の上図に示すように、グラフェン１の終端部１ａの炭素原子を、炭素原子とは異なる原子３、例えば酸素原子や硫黄原子を介して、電極２の金属原子に化学結合した構造（原子３による架橋構造）とする。
【００２９】
このようにグラフェン１の終端部１ａの炭素原子と、金属タイプＢの金属を用いた電極２の金属原子とを、所定の原子３で架橋した構造とすることで、図４の下図に示すように、電極２との相互作用でグラフェン１の状態密度ＤGrを増大させる。これにより、グラフェン１のフェルミ準位ＥF付近の状態密度ＤGrに対して反比例の関係で律速される、グラフェン１と電極２との間の接触抵抗Ｒcの低減を図る。
【００３０】
電極２に金属タイプＢの金属を用い、原子３による架橋構造（原子３を介した化学結合）をグラフェン１の終端部１ａに限定的に設けることで、グラフェン１の線形分散バンドの乱れが生じる範囲を、終端部１ａの原子３で架橋された部分に限定的にする。原子３で架橋された部分以外では、グラフェン１と電極２を物理吸着させ、それらの間に強い相互作用が生じるのを抑制する。原子３で架橋された部分以外でグラフェン１と電極２の間に強い相互作用が生じるのを抑制することで、原子３で架橋された部分以外では、上記図３で述べたようにフェルミ準位ＥF付近でのバンドの線形分散が大きく乱れることが抑制される。原子３で架橋された部分以外でグラフェン１のフェルミ準位ＥF付近でのバンドの線形分散が大きく乱れることが抑制されることで、グラフェン１の電子移動度の低下やシート抵抗の増大が抑制される。
【００３１】
このように、原子３で架橋された部分ではグラフェン１のフェルミ準位ＥF付近の状態密度ＤGrを増大させ、原子３で架橋された部分以外ではフェルミ準位ＥF付近でのバンドの線形分散の乱れを抑制する。これにより、電極２と接続されるグラフェン１の電子移動度の低下やシート抵抗の増大を抑制しつつ、グラフェン１と電極２との間の接触抵抗Ｒcの低減を図る。
【００３２】
以下、上記のような手法を用いた実施の形態について、詳細に説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態に係る、グラフェンをチャネルに用いるトランジスタは、図５〜図９に示すような工程で形成される。以下、図５〜図９を参照して、第１の実施の形態に係るトランジスタの形成工程について説明する。
【００３３】
図５及び図６は第１の実施の形態に係るグラフェンの準備工程の一例を示す図である。図５及び図６には、第１の実施の形態に係るグラフェンの準備工程の要部斜視模式図を示している。
【００３４】
まず、例えば、グラファイトを劈開することにより、炭素原子１層分のグラフェンシートを形成する。尚、グラファイトの劈開に代えて、ＣＶＤ法により、グラフェンシートを形成してもよいし、レーザでカーボンナノチューブを引き裂いてグラフェンシートを形成してもよい。
【００３５】
形成したグラフェンシートをパターニングにより成形し、図５に示すような、チャネルとなるグラフェン１１０を形成する。グラフェン１１０は、ｘ方向に互いに離間した第１の終端部１１０ａと第２の終端部１１０ｂとを有する。ここではｘ方向の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂとして、アームチェア型の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂを例示している。このようにグラフェンシートをパターニングしてグラフェン１１０を形成した段階では、その終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂは、水素原子１１３で終端されている。
【００３６】
グラフェン１１０は、通常、シートのままでは半導体にならずに半金属となるので、グラフェン１１０のｙ方向の幅を１ｎｍ〜１０ｎｍ程度に加工することが好ましい。或いは、グラフェン１１０を、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の穴を周期的に開口してメッシュ状に加工し、量子閉じ込め効果によって、グラフェン１１０が半導体の性質を示すようにすることが好ましい。
【００３７】
グラフェン１１０を形成した後、減圧雰囲気中でグラフェン１１０に対してアニールを行うことで、終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂの欠陥を修復したり、グラフェン１１０に含まれる不純物を除去したりしてもよい。減圧雰囲気に代えて、還元性ガスや反応性ガスの雰囲気中でグラフェン１１０に対するアニールを行ってもよい。
【００３８】
上記のようにしてグラフェン１１０を形成した後、図５に示すように、ヒドロキシル（ＯＨ）基を含む原料ガス２００Ａをグラフェン１１０に供給しながら、光源３００で生成された紫外線３１０を、グラフェン１１０の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂに照射する。尚、紫外線３１０は、グラフェン１１０に全体的に照射するようにしてもよいし、グラフェン１１０の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂに選択的に照射するようにしてもよい。
【００３９】
ヒドロキシル基を含む原料ガス２００Ａは特に限定されないが、例えば、飽和炭化水素ガス又は芳香族炭化水素ガスを原料ガス２００Ａとして使用する。このような原料ガス２００Ａとしては、例えば、気化したメタノールやフェノールがある。尚、このような原料ガス２００Ａに代えて、水蒸気を用いてもよい。
【００４０】
紫外線３１０の照射条件は特に限定されない。例えば、波長が２５４ｎｍの紫外線３１０を発生する水銀ランプを光源３００として用い、その光源３００とグラフェン１１０との間隔を０．１ｍｍ〜１０００ｍｍ程度とする。
【００４１】
グラフェン１１０の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂは、紫外線３１０の照射によってラジカル化し、原料ガス２００Ａのヒドロキシル基によって終端される。これにより、図６に示すような、ｘ方向の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂがそれぞれヒドロキシル基１１１ａ及びヒドロキシル基１１１ｂで終端されたグラフェン１１０が得られる。
【００４２】
ここではグラフェン１１０のｘ方向の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂをそれぞれヒドロキシル基１１１ａ及びヒドロキシル基１１１ｂで終端する点について述べたが、グラフェン１１０のｙ方向の終端部の構成は特に限定されない。例えば、グラフェン１１０のｙ方向の終端部は、水素原子で終端されていてもよいし、ヒドロキシル基で終端されていてもよい。
【００４３】
このようにして、少なくともｘ方向の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂがそれぞれヒドロキシル基１１１ａ及びヒドロキシル基１１１ｂで終端されたグラフェン１１０が準備される。
【００４４】
グラフェン１１０の準備後、準備したグラフェン１１０を、所定の基材の上に転写する。
図７は第１の実施の形態に係るグラフェンの転写工程の一例を示す図である。図７には、第１の実施の形態に係るグラフェンの転写工程の要部断面模式図を示している。
【００４５】
上記のようにして準備したグラフェン１１０を転写する基材１２０として、図７に示すような、基板１２１上に絶縁膜１２２を設けたものを準備する。例えば、基板１２１としてｐ型シリコン基板を用い、この基板１２１上に、絶縁膜１２２として、膜厚が１００ｎｍ程度の酸化シリコン膜を形成する。尚、絶縁膜１２２には、酸化シリコンのほか、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の任意の絶縁性酸化物を用い得る。
【００４６】
次いで、図７に示すように、ｘ方向の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂがそれぞれヒドロキシル基１１１ａ及びヒドロキシル基１１１ｂで終端されたグラフェン１１０を、基材１２０の絶縁膜１２２上に転写する。転写の仕方は特に限定されない。例えば、接着テープの接着面にグラフェン１１０を接着し、そのグラフェン１１０を絶縁膜１２２に押し当てることで、絶縁膜１２２上にグラフェン１１０を転写することができる。
【００４７】
図８及び図９は第１の実施の形態に係るソース電極及びドレイン電極の形成工程の一例を示す図である。図８及び図９には、第１の実施の形態に係るソース電極及びドレイン電極の形成工程の要部断面模式図を示している。
【００４８】
上記のようにしてグラフェン１１０を絶縁膜１２２上に転写した後は、図８に示すように、ソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂを形成する。ソース電極１３０ａは、グラフェン１１０の一方の終端部１１０ａとそれを終端するヒドロキシル基１１１ａとを含む領域上に、形成する。ドレイン電極１３０ｂは、グラフェン１１０の他方の終端部１１０ｂとそれを終端するヒドロキシル基１１１ｂとを含む領域上に、形成する。
【００４９】
ソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂは、メタルマスク（図示せず）を用いて金属を蒸着することにより、形成することができる。ソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂには、先に金属タイプＢの金属として例示したアルミニウム、銅、銀、白金、金等、比較的グラフェン１１０と強く相互作用しない金属を用いる。
【００５０】
蒸着中、グラフェン１１０の一方の終端部１１０ａ及びヒドロキシル基１１１ａと、ソース電極１３０ａとの間、並びに、他方の終端部１１０ｂ及びヒドロキシル基１１１ｂと、ドレイン電極１３０ｂとの間では、次式（２）のような脱水素反応が進行する。
【００５１】
Ｇｒ−ＯＨ＋Ｍ→Ｇｒ−Ｏ−Ｍ＋１／２Ｈ2・・・（２）
式（２）において、Ｇｒはグラフェン１１０、Ｍはソース電極１３０ａ又はドレイン電極１３０ｂである。
【００５２】
式（２）のような脱水素反応により、図９に示すように、グラフェン１１０の終端部１１０ａ（その炭素原子）と、ソース電極１３０ａ（その金属原子）とが、酸素（Ｏ）原子１４０ａを介して化学結合した構造が形成される。同様に、グラフェン１１０の終端部１１０ｂ（その炭素原子）と、ドレイン電極１３０ｂ（その金属原子）とが、酸素原子１４０ｂを介して化学結合した構造が形成される。
【００５３】
以上により、第１の実施の形態に係るトランジスタ１００Ａの基本構造が完成する。
このトランジスタ１００Ａは、基板１２１に用いたｐ型シリコン基板がゲート電極として機能するトランジスタであり、そのｐ型シリコン基板の電位が制御されることで、チャネルとなるグラフェン１１０のオン、オフの状態が制御される。トランジスタ１００Ａは、グラフェン１１０をチャネルに用いるため、シリコンをチャネルとするトランジスタに比べて、高速動作が可能である。
【００５４】
トランジスタ１００Ａでは、グラフェン１１０が、その終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂで、金属タイプＢの金属を用いたソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂと、酸素原子１４０ａ及び酸素原子１４０ｂを介して化学結合している。トランジスタ１００Ａは、この点で、金属タイプＢの金属を用いたソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂが、グラフェン１１０との接続部全体でグラフェン１１０と物理吸着する構成を有するトランジスタと相違する。
【００５５】
トランジスタ１００Ａでは、酸素原子１４０ａ及び酸素原子１４０ｂを介して化学結合したグラフェン１１０とソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂとの相互作用により、グラフェン１１０の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂの状態密度ＤGrが増大する。これにより、グラフェン１１０の状態密度ＤGrと反比例の関係がある、グラフェン１１０とソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂとの間の接触抵抗Ｒcの低減が図られる。
【００５６】
トランジスタ１００Ａでは、化学結合が、グラフェン１１０とソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂとの接続部全体ではなく、終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂに形成されることで、接続部全体に過剰に強い相互作用が生じることが抑制される。これにより、金属タイプＡの金属を用いる場合に見られるような、グラフェン１１０全体の電子移動度の低下やシート抵抗の増大が抑制される。
【００５７】
続いて、上記のようなトランジスタ１００Ａに関連して行ったシミュレーションについて説明する。
図１０は第１の実施の形態に係るグラフェンと電極（ソース電極又はドレイン電極）の原子配置を第１原理計算によってシミュレーションして得られた側面図である。
【００５８】
図１０のシミュレーションにおいては、グラフェン１１０と電極１３０（上記のソース電極１３０ａ又はドレイン電極１３０ｂに相当）とを合わせた系全体のエネルギーが最小になるような原子配置を計算した。電極１３０には、金電極を用いた。
【００５９】
また、図１０のシミュレーションにおいては、電極１３０との界面におけるグラフェン１１０の状態密度ＤGrに着目した計算を容易に行うために、次のような条件下で計算を行った。即ち、図１０（Ａ）に示すように、電極１３０にグラフェン１１０全体を物理吸着させ、終端部１１０Ａ（上記の終端部１１０ａ又は終端部１１０ｂに相当）の一部のみを酸素原子１４０（上記の酸素原子１４０ａ又は酸素原子１４０ｂに相当）を介して電極１３０と化学結合させる。図１０（Ａ）には、このような条件下で計算を行ったグラフェン１１０と電極１３０の界面の構造モデルを示している。図１０（Ｂ）は、終端部１１０Ａが水素原子で終端されたグラフェン１１０全体を電極１３０に物理吸着させた場合のグラフェン１１０と電極１３０の界面の構造モデルである。図１０（Ｂ）の構造モデルは、図１０（Ａ）の構造モデルとの比較のために計算を行っている。
【００６０】
図１１は図１０の構造モデルについて第１原理計算を行った結果得られたグラフェンの状態密度を示す図である。
図１１に示すＸ１は、図１０（Ａ）の構造モデルについて第１原理計算を行った結果得られた、グラフェン１１０の終端部１１０Ａの状態密度ＤGrを示している。図１１に示すＹ１は、図１０（Ｂ）の構造モデルについて第１原理計算を行った結果得られた、グラフェン１１０の終端部１１０Ａの状態密度ＤGrを示している。
【００６１】
図１１より、Ｘ１はＹ１に比べてフェルミ準位ＥF付近の状態密度ＤGrが大きくなっている。例えば、−１ｅＶ＜Ｅ−ＥF＜１ｅＶの範囲で状態密度ＤGrを積分した値を比較すると、Ｘ１はＹ１の約２．５倍になる。即ち、電極１３０とグラフェン１１０の間に酸素原子１４０を介した結合を形成することで、それらの間の接触抵抗Ｒcを約２／５に低減することが可能となる。
【００６２】
尚、トランジスタ１００Ａのチャネルに用いるグラフェン１１０には、単層グラフェンのほか、単層グラフェンを積層した多層グラフェンを用いることもできる。
第１の実施の形態によれば、グラフェン１１０をチャネルに用いた、高速で低消費電力のトランジスタ１００Ａを実現することが可能になる。また、そのようなトランジスタ１００Ａを含む電子装置の高速化、低消費電力化を図ることが可能になる。
【００６３】
次に、第２の実施の形態について説明する。
図１２及び図１３は第２の実施の形態に係るグラフェンの準備工程の一例を示す図である。図１２及び図１３には、第２の実施の形態に係るグラフェンの準備工程の要部斜視模式図を示している。
【００６４】
まず、上記第１の実施の形態と同様にして、図１２に示すような、ｘ方向の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂが水素原子１１３で終端されているグラフェン１１０を形成する。その後、図１２に示すように、チオール（ＳＨ）基を含む原料ガス２００Ｂをグラフェン１１０に供給しながら、光源３００で生成された紫外線３１０を、グラフェン１１０の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂに照射する。
【００６５】
チオール基を含む原料ガス２００Ｂとしては、例えば、飽和炭化水素ガス又は芳香族炭化水素ガスを用いることができる。例えば、気化したメタンチオールを原料ガス２００Ｂとして使用する。
【００６６】
紫外線３１０の照射条件は特に限定されず、例えば、波長が２５４ｎｍの紫外線３１０を発生する水銀ランプを光源３００として用い、その光源３００とグラフェン１１０との間隔を０．１ｍｍ〜１０００ｍｍ程度とする。
【００６７】
グラフェン１１０の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂは、紫外線３１０の照射によってラジカル化し、原料ガス２００Ｂのチオール基によって終端される。これにより、図１３に示すような、ｘ方向の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂがそれぞれチオール基１１２ａ及びチオール基１１２ｂで終端されたグラフェン１１０が得られる。
【００６８】
グラフェン１１０のｙ方向の終端部の構成は特に限定されない。例えば、グラフェン１１０のｙ方向の終端部は、水素原子で終端されていてもよいし、チオール基で終端されていてもよい。
【００６９】
このようにして、少なくともｘ方向の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂがそれぞれチオール基１１２ａ及びチオール基１１２ｂで終端されたグラフェン１１０が準備される。
グラフェン１１０の準備後、準備したグラフェン１１０を、所定の基材の上に転写する。
【００７０】
図１４は第２の実施の形態に係るグラフェンの転写工程の一例を示す図である。図１４には、第２の実施の形態に係るグラフェンの転写工程の要部断面模式図を示している。
上記のようにして準備したグラフェン１１０を、基板１２１上に絶縁膜１２２を設けた基材１２０の上に転写する。例えば、ｘ方向の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂがそれぞれチオール基１１２ａ及びチオール基１１２ｂで終端されたグラフェン１１０を、接着テープの接着面に接着し、これを絶縁膜１２２に押し当てて転写する。
【００７１】
図１５及び図１６は第２の実施の形態に係るソース電極及びドレイン電極の形成工程の一例を示す図である。図１５及び図１６には、第２の実施の形態に係るソース電極及びドレイン電極の形成工程の要部断面模式図を示している。
【００７２】
グラフェン１１０を絶縁膜１２２上に転写した後は、図１５に示すように、ソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂを形成する。ソース電極１３０ａは、グラフェン１１０の一方の終端部１１０ａとそれを終端するチオール基１１２ａとを含む領域上に、形成する。ドレイン電極１３０ｂは、グラフェン１１０の他方の終端部１１０ｂとそれを終端するチオール基１１２ｂとを含む領域上に、形成する。
【００７３】
ソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂは、メタルマスク（図示せず）を用いて金属を蒸着することにより、形成することができる。ソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂには、先に金属タイプＢの金属として例示したアルミニウム、銅、銀、白金、金等、グラフェン１１０と強く相互作用しない金属を用いる。
【００７４】
蒸着中、グラフェン１１０の一方の終端部１１０ａ及びチオール基１１２ａと、ソース電極１３０ａとの間、並びに、他方の終端部１１０ｂ及びチオール基１１２ｂと、ドレイン電極１３０ｂとの間では、次式（３）のような脱水素反応が進行する。
【００７５】
Ｇｒ−ＳＨ＋Ｍ→Ｇｒ−Ｓ−Ｍ＋１／２Ｈ2・・・（３）
式（３）において、Ｇｒはグラフェン１１０、Ｍはソース電極１３０ａ又はドレイン電極１３０ｂである。
【００７６】
式（３）のような脱水素反応により、図１６に示すように、グラフェン１１０の終端部１１０ａ（その炭素原子）と、ソース電極１３０ａ（その金属原子）とが、硫黄（Ｓ）原子１５０ａを介して化学結合した構造が形成される。同様に、グラフェン１１０の終端部１１０ｂ（その炭素原子）と、ドレイン電極１３０ｂ（その金属原子）とが、硫黄原子１５０ｂを介して化学結合した構造が形成される。
【００７７】
以上により、第２の実施の形態に係るトランジスタ１００Ｂの基本構造が完成する。
このトランジスタ１００Ｂは、基板１２１に用いたｐ型シリコン基板がゲート電極として機能するトランジスタであり、そのｐ型シリコン基板の電位が制御されることで、チャネルとなるグラフェン１１０のオン、オフの状態が制御される。トランジスタ１００Ｂは、グラフェン１１０をチャネルに用いるため、シリコンをチャネルとするトランジスタに比べて、高速動作が可能である。
【００７８】
トランジスタ１００Ｂでは、グラフェン１１０が、その終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂで、金属タイプＢの金属を用いたソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂと、硫黄原子１５０ａ及び硫黄原子１５０ｂを介して化学結合している。トランジスタ１００Ｂは、この点で、金属タイプＢの金属を用いたソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂが、グラフェン１１０との接続部全体でグラフェン１１０と物理吸着する構成を有するトランジスタと相違する。
【００７９】
トランジスタ１００Ｂでは、硫黄原子１５０ａ及び硫黄原子１５０ｂを介して化学結合したグラフェン１１０とソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂとの相互作用により、グラフェン１１０の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂの状態密度ＤGrが増大する。これにより、グラフェン１１０の状態密度ＤGrと反比例の関係がある、グラフェン１１０とソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂとの間の接触抵抗Ｒcの低減が図られる。
【００８０】
トランジスタ１００Ｂでは、化学結合が、グラフェン１１０とソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂとの接続部全体ではなく、終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂに形成されることで、接続部全体に過剰に強い相互作用が生じることが抑制される。これにより、グラフェン１１０全体の電子移動度の低下やシート抵抗の増大が抑制される。
【００８１】
続いて、上記のようなトランジスタ１００Ｂに関連して行ったシミュレーションについて説明する。
図１７は第２の実施の形態に係るグラフェンと電極（ソース電極又はドレイン電極）の原子配置を第１原理計算によってシミュレーションして得られた側面図である。
【００８２】
図１７のシミュレーションにおいては、グラフェン１１０と電極１３０（上記のソース電極１３０ａ又はドレイン電極１３０ｂに相当）とを合わせた系全体のエネルギーが最小になるような原子配置を計算した。電極１３０には、金電極を用いた。
【００８３】
また、図１７のシミュレーションにおいては、電極１３０との界面におけるグラフェン１１０の状態密度ＤGrに着目した計算を容易に行うために、次のような条件下で計算を行った。即ち、図１７（Ａ）に示すように、電極１３０にグラフェン１１０全体を物理吸着させ、終端部１１０Ｂ（上記の終端部１１０ａ又は終端部１１０ｂに相当）の一部のみを硫黄原子１５０（上記の硫黄原子１５０ａ又は硫黄原子１５０ｂに相当）を介して電極１３０と化学結合させる。図１７（Ａ）には、このような条件下で計算を行ったグラフェン１１０と電極１３０の界面の構造モデルを示している。図１７（Ｂ）は、終端部１１０Ｂが水素原子で終端されたグラフェン１１０全体を電極１３０に物理吸着させた場合のグラフェン１１０と電極１３０の界面の構造モデルである。図１７（Ｂ）の構造モデルは、図１７（Ａ）の構造モデルとの比較のために計算を行っている。
【００８４】
図１８は図１７の構造モデルについて第１原理計算を行った結果得られたグラフェンの状態密度を示す図である。
図１８に示すＸ２は、図１７（Ａ）の構造モデルについて第１原理計算を行った結果得られた、グラフェン１１０の終端部１１０Ｂの状態密度ＤGrを示している。図１８に示すＹ２は、図１７（Ｂ）の構造モデルについて第１原理計算を行った結果得られた、グラフェン１１０の終端部１１０Ｂの状態密度ＤGrを示している。
【００８５】
図１８より、Ｘ２はＹ２に比べてフェルミ準位ＥF付近の状態密度ＤGrが大きくなっている。例えば、−１ｅＶ＜Ｅ−ＥF＜１ｅＶの範囲で状態密度ＤGrを積分した値を比較すると、Ｘ２はＹ２の約１．５倍になる。即ち、電極１３０とグラフェン１１０の間に硫黄原子１５０を介した結合を形成することで、それらの間の接触抵抗Ｒcを約２／３に低減することが可能となる。
【００８６】
尚、トランジスタ１００Ｂのチャネルに用いるグラフェン１１０には、単層グラフェンのほか、多層グラフェンを用いることもできる。
第２の実施の形態によれば、グラフェン１１０をチャネルに用いた、高速で低消費電力のトランジスタ１００Ｂを実現することが可能になる。また、そのようなトランジスタ１００Ｂを含む電子装置の高速化、低消費電力化を図ることが可能になる。
【００８７】
次に、第３の実施の形態について説明する。
上記第１及び第２の実施の形態では、ｐ型シリコン基板等の基板１２１をゲート電極として用いるトランジスタ１００Ａ及びトランジスタ１００Ｂを例示した。このほか、チャネルとなるグラフェン１１０上に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、トランジスタを形成することもできる。
【００８８】
図１９及び図２０は第３の実施の形態に係るトランジスタの形成方法の一例を示す図である。図１９には、第３の実施の形態に係るソース電極及びドレイン電極の形成工程の要部断面模式図を示している。図２０には、第３の実施の形態に係るゲート絶縁膜及びゲート電極の形成工程の要部断面模式図を示している。
【００８９】
第３の実施の形態に係るトランジスタの形成では、まず、基板１６１上に絶縁膜１６２が設けられた基材１６０が準備される。基板１６１には、各種基板を用いることができ、絶縁膜１６２には、各種絶縁材料を用いることができる。
【００９０】
準備した基材１６０の絶縁膜１６２上に、上記第１の実施の形態で述べたようなヒドロキシル基で終端したグラフェン１１０、又は、上記第２の実施の形態で述べたようなチオール基で終端したグラフェン１１０を転写する。
【００９１】
次いで、そのグラフェン１１０の上に、ソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂを形成する。ソース電極１３０ａは、グラフェン１１０の一方の終端部１１０ａとそれを終端するチオール基又はチオール基とを含む領域上に、形成する。ドレイン電極１３０ｂは、グラフェン１１０の他方の終端部１１０ｂとそれを終端するヒドロキシル基又はチオール基とを含む領域上に、形成する。
【００９２】
このソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂの形成時に、上記の式（２）又は（３）に示したような脱水素反応が起こる。それにより、図１９に示すように、グラフェン１１０の終端部１１０ａ及び終端部１１０ｂ（それらの炭素原子）と、ソース電極１３０ａ及びドレイン電極１３０ｂ（それらの金属原子）とがそれぞれ、酸素又は硫黄の原子１７０ａ及び原子１７０ｂを介して化学結合した構造が形成される。
【００９３】
そして、図２０に示すように、ソース電極１３０ａとドレイン電極１３０ｂの間のグラフェン１１０上に、ゲート絶縁膜１８０を形成し、ソース電極１３０ａとドレイン電極１３０ｂの間のゲート絶縁膜１８０上に、ゲート電極１９０を形成する。ゲート絶縁膜１８０には、各種絶縁材料を用いることができ、例えば、酸化シリコンを用いることができる。ゲート電極１９０には、各種導体材料を用いることができ、例えば、所定導電型のシリコンやポリシリコン、金属等を用いることができる。
【００９４】
このような工程により、ゲート電極１９０の電位制御によってチャネルとなるグラフェン１１０のオン、オフの状態が制御されるトランジスタ１００Ｃを得ることができる。
尚、トランジスタ１００Ｃのチャネルに用いるグラフェン１１０には、単層グラフェンのほか、多層グラフェンを用いることもできる。
【００９５】
第３の実施の形態によれば、グラフェン１１０をチャネルに用いた、高速で低消費電力のトランジスタ１００Ｃを実現することが可能になる。また、そのようなトランジスタ１００Ｃを含む電子装置の高速化、低消費電力化を図ることが可能になる。
【００９６】
次に、第４の実施の形態について説明する。
グラフェンは、それをチャネルに用いるトランジスタのほか、電子装置内の素子間或いは部品間を電気的に接続する配線等の導体部にも適用可能である。
【００９７】
図２１は第４の実施の形態に係る導体部の構成例を示す図である。図２１（Ａ）〜図２１（Ｃ）にはそれぞれ、第４の実施の形態に係る導体部の要部の構成例を模式的に図示している。
【００９８】
図２１（Ａ）に示す導体部４００Ａは、グラフェン４１０と、そのグラフェン４１０の下層に設けられた導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂとを含む。導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂには、金属が用いられる。導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂは、配線やビア等である。グラフェン４１０の終端部４１０ａ及び終端部４１０ｂ（それらの炭素原子）と、導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂ（それらの金属原子）とがそれぞれ、酸素や硫黄等の所定の原子４３０ａ及び原子４３０ｂを介して、化学結合している。導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂが、それらの上層に設けられたグラフェン４１０を通じて、電気的に接続されている。
【００９９】
図２１（Ａ）に示すような導体部４００Ａは、例えば、次のようにして形成することができる。
まず、導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂを形成した層上に、ヒドロキシル基又はチオール基で終端したグラフェン４１０を、その終端部４１０ａ及び終端部４１０ｂがそれぞれ導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂに対向するように配置（転写）する。或いは、導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂを形成した層上に、グラフェンシートを形成し、これを、終端部４１０ａ及び終端部４１０ｂがそれぞれ導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂに対向するようにパターニングした後、ヒドロキシル基又はチオール基で終端する。
【０１００】
その後、上記の式（２），（３）のような脱水素反応を生じさせる処理、例えばアニール処理を行う。このような処理を行い、グラフェン４１０の終端部４１０ａ及び終端部４１０ｂがそれぞれ、原子４３０ａ及び原子４３０ｂを介して、導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂに化学結合された、図２１（Ａ）のような導体部４００Ａを得る。
【０１０１】
図２１（Ａ）には、グラフェン４１０の下層に導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂを設ける場合を例示したが、グラフェン４１０の上層に導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂを設け、それらをグラフェン４１０を通じて電気的に接続することもできる。
【０１０２】
この場合は、例えば、まず、ヒドロキシル基又はチオール基で終端したグラフェン４１０を形成した層上に、蒸着法で導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂを形成する。その蒸着中に上記の式（２），（３）のような脱水素反応が生じ、グラフェン４１０の終端部４１０ａ及び終端部４１０ｂがそれぞれ、原子４３０ａ及び原子４３０ｂを介して、導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂに化学結合された導体部が得られる。
【０１０３】
また、図２１（Ｂ）に示す導体部４００Ｂは、グラフェン４１０と、そのグラフェン４１０の下層及び上層にそれぞれ設けられた導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂとを含む。導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂは、配線やビア等であって、金属が用いられて形成されている。グラフェン４１０の終端部４１０ａ及び終端部４１０ｂ（それらの炭素原子）と、導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂ（それらの金属原子）とがそれぞれ、酸素や硫黄等の所定の原子４３０ａ及び原子４３０ｂを介して、化学結合している。導体層４２０ａ及び導体層４２０ｂが、それらの層間に設けられたグラフェン４１０を通じて、電気的に接続されている。
【０１０４】
図２１（Ｂ）に示すような導体部４００Ｂは、例えば、図２１（Ａ）の導体部４００Ａについて述べたような方法の例に従って、形成することができる。即ち、導体層４２０ａを形成した層上に、終端部４１０ａが原子４３０ａを介して導体層４２０ａと化学結合するグラフェン４１０を形成し、グラフェン４１０を形成した層上に、終端部４１０ｂが原子４３０ｂを介して化学結合する導体層４２０ｂを含む層を形成する。
【０１０５】
また、図２１（Ｃ）に示す導体部４００Ｃは、導体層４２０と、その導体層４２０の下層及び上層にそれぞれ設けられたグラフェン４１０とを含む。導体層４２０は、配線やビア等であって、金属が用いられて形成されている。下層のグラフェン４１０の終端部４１０ａ（その炭素原子）及び上層のグラフェン４１０の終端部４１０ｂ（その炭素原子）と、導体層４２０の下面及び上面（それらの金属原子）とがそれぞれ、酸素や硫黄等の所定の原子４３０ａ及び原子４３０ｂを介して、化学結合している。下層と上層のグラフェン４１０が、それらの層間に設けられた導体層４２０を通じて、電気的に接続されている。
【０１０６】
図２１（Ｃ）に示すような導体部４００Ｃは、例えば、図２１（Ａ）の導体部４００Ａについて述べたような方法の例に従って、形成することができる。即ち、下層のグラフェン４１０を形成した層上に、終端部４１０ａが原子４３０ａを介して化学結合する導体層４２０を含む層を形成し、その層上に、導体層４２０が原子４３０ｂを介して終端部４１０ｂと化学結合する上層のグラフェン４１０を形成する。
【０１０７】
尚、上記の導体部４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃに用いるグラフェン４１０には、単層グラフェンのほか、多層グラフェンを用いることもできる。
図２１（Ａ）〜図２１（Ｃ）に示すような導体部４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃを、各種電子装置の導体部に採用することができる。例えば、導体部４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃは、半導体素子、回路基板に実装された半導体素子を含む半導体装置、樹脂層内に半導体素子等の電子部品を埋設した擬似ＳｏＣ（System On a Chip）、回路基板等に採用し得る。より具体的には、半導体素子の多層配線内に設ける導体部、回路基板内に設ける導体部、擬似ＳｏＣの再配線層内に設ける導体部等に採用し得る。
【０１０８】
図２１（Ａ）〜図２１（Ｃ）に示すような、グラフェン４１０を含む導体部４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃを採用することで、導体層４２０ａ，４２０ｂ，４２０との接触抵抗が低い電子装置を実現することが可能になる。また、グラフェン４１０を含む導体部４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃを採用することで、高速で低消費電力の電子装置を実現することが可能になる。
【０１０９】
尚、以上の説明では、グラフェンの終端部の炭素元素と、金属が用いられた導体層の金属原子とを、酸素原子又は硫黄原子を介して化学結合する場合を例示した。このほか、グラフェンの終端部の炭素元素と、金属が用いられた導体層の金属原子とを架橋し、それによってグラフェンと導体層の間の接触抵抗を低減することができるものであれば、上記の酸素原子や硫黄原子に限らず、他の原子を用いてもよい。
【０１１０】
また、以上の説明では、グラフェンと接続する導体層に用いる金属として、アルミニウム、銅、銀、白金、金を例示した。このほか、導体層には、グラフェンとの相互作用が比較的弱いものであれば、例示した金属に限らず、他の金属を用いてもよい。導体層は、そのような金属をグラフェンとの接続部に含むものであれば、単層であっても多層であってもよい。
【符号の説明】
【０１１１】
１，１３，２３，１１０，４１０  グラフェン
１ａ，１１０ａ，１１０ｂ，１１０Ａ，１１０Ｂ，４１０ａ，４１０ｂ  終端部
２，１３０  電極
３，１７０ａ，１７０ｂ，４３０ａ，４３０ｂ  原子
１０，２０，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ  トランジスタ
１１，２１，１２１，１６１  基板
１２，２２，１２２，１６２  絶縁膜
１４ａ，２４ａ，１３０ａ  ソース電極
１４ｂ，２４ｂ，１３０ｂ  ドレイン電極
１５，１８０  ゲート絶縁膜
１６，１９０  ゲート電極
１１１ａ，１１１ｂ  ヒドロキシル基
１１２ａ，１１２ｂ  チオール基
１１３  水素原子
１２０，１６０  基材
１４０，１４０ａ，１４０ｂ  酸素原子
１５０，１５０ａ，１５０ｂ  硫黄原子
２００Ａ，２００Ｂ  原料ガス
３００  光源
３１０  紫外線
４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ  導体部
４２０，４２０ａ，４２０ｂ  導体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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