"触媒金属の結晶粒を作製する第1工程と、グラフェン及び炭素分子薄膜を合成する第2工程とから成り、第1工程は、不活性ガスと水素ガス雰囲気下で触媒金属を加熱し、第1の所定温度まで昇温する工程と、昇温後、前記第1の所定温度のまま、第1の所定時間にわたって保持する工程と、第1の所定降温速度で降温する工程とを含み、第2工程は、不活性ガスと水素ガス雰囲気下で金属触媒を加熱し、第2の所定温度まで昇温する工程と、前記第2の所定温度まで昇温後、第2の所定時間にわたって炭素原料ガスを更に供給する工程と、第2の所定降温速度で降温する工程とを含むことを特徴とするグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法。前記第2工程において、前記第2の所定温度まで昇温後、前記第2の所定温度に保持して、前記第2の所定時間にわたって炭素原料ガスを更に供給する工程と、前記炭素原料ガスを排気して、不活性ガスと水素ガス雰囲気下で、前記第2の所定降温速度で降温することを特徴とする請求項1に記載のグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法。前記第1工程を複数回にわたって実行した後に、前記第2工程を実行することを特徴とする請求項1および2に記載のグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法。前記第1の所定温度、前記第1の所定時間、前記第1の所定降温速度、前記第2の所定温度、前記第2の所定時間、前記第2の所定降温速度をそれぞれ独立に制御することにより、前記触媒金属の結晶粒の形態を制御し、当該結晶粒の結晶面上にグラフェン及び炭素分子薄膜を合成することを特徴とする請求項1乃至3に記載のグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法。不活性ガスおよび水素ガス雰囲気下で触媒金属を加熱し、所定温度に至るまで昇温する工程と、昇温後、所定の時間にわたって炭素原料ガスを更に供給する工程と、所定の降温速度で降温する工程とを含むグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法。前記昇温後、前記所定温度に保持して、前記所定の時間にわたって炭素原料ガスを更に供給する工程と、前記炭素原料ガスを排気して、不活性ガスおよび水素ガス雰囲気下で、前記所定の降温速度で降温することを特徴とする請求項5に記載のグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法。前記所定温度および前記所定の降温速度を制御することにより、前記触媒金属の結晶粒の形態を制御し、当該結晶粒の結晶面上にグラフェン及び炭素分子薄膜を合成することを特徴とする請求項5および6に記載のグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法。前記触媒金属の結晶粒は、結晶面方位が揃っていることを特徴とする請求項4または7に記載のグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法。しかしながら、上述した金属単結晶を基板とする場合、金属単結晶基板の作製は、超高真空下で、高温での触媒金属の塗布と高温加熱の繰り返し処理が必要になるなど手間がかかり、必要な条件が厳しく、作製に多大な困難が伴う。例えば、上述した非特許文献1のイリジウム111の金属単結晶基板の作製では、1×105Pa程度の超高真空性能を持つチャンバー内で、1120Kに加熱した基板上にイリジウムをスパッタリングし、その後1570Kで加熱するという工程を繰り返すことで、数百ナノメーターの厚さを持つイリジウム111基板を作製している。このような超高真空超高温処理プロセスを実現する装置の作製には、高い技術と多くの費用が必要となり、実施できる事業者も限られる。また、市場でこのような金属単結晶基板を多量に調達しようとすると、コスト的負担が大きくなる。本発明は、上記の問題を解決するグラフェン及び炭素分子薄膜の合成法を提供するものであり、一般的な製膜法で作製された金属薄膜を用いて、触媒となる金属結晶を調製し、低コストにてより広い均一領域を有するグラフェン及び炭素分子薄膜を容易に合成する方法を提供することを目的とする。本発明に係るグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法は、不活性ガスと水素ガス雰囲気下で触媒金属を加熱し、所定の温度まで昇温する工程と、昇温後に所定の時間、炭素原料ガスを更に供給する工程と、所定の降温速度で降温する工程とから成るものである。なお、所定の降温速度で降温する工程では、一旦炭素原料ガスを排気して、不活性ガスと水素ガス雰囲気下で、所定の降温速度で降温するようにしてもよい。そして、所定温度及び所定の降温速度を制御することにより、触媒金属層の触媒金属原子がある範囲で結晶化した結晶粒を作製し、この結晶粒の結晶面上にグラフェン及び炭素分子薄膜を合成する。さらに、前記所定温度及び前記所定の降温速度を制御することにより、作製される触媒金属結晶粒の結晶面方位を揃えることができ、結晶方位の揃った結晶面上に合成することにより、欠陥の少ない質の高いグラフェン及び炭素分子薄膜を得ることができる。さらに、本発明に係るグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法は、触媒金属の結晶粒を作製する第1工程と、グラフェン及び炭素分子薄膜を合成する第2工程とから成り、第1工程は、不活性ガスと水素ガス雰囲気下で触媒金属を加熱し、第1の所定温度まで昇温する工程と、昇温後、第1の所定温度のまま、第1の所定時間にわたって保持する工程と、第1の所定降温速度で降温する工程とを含み、第2工程は、不活性ガスと水素ガス雰囲気下で金属触媒を加熱し、第2の所定温度まで昇温する工程と、昇温後、前記第2の所定温度に保持して、第2の所定時間にわたって炭素原料ガスを更に供給する工程と、炭素原料ガスを排気して、不活性ガスと水素ガス雰囲気下で、第2の所定降温速度で降温する工程とを含むものである。また、上記第1工程を複数回繰り返した後、第2工程を行うことで、触媒金属結晶粒の成長を促進し、より大きな結晶面上に、グラフェン及び炭素分子薄膜を合成するものである。その際、上記第1の所定温度と、第1の所定時間と、第1の所定降温速度、及び、第2の所定温度と、第2の所定時間と、第2の所定降温速度とをそれぞれ独立に制御することで、触媒金属の結晶粒を作製し、当該結晶粒の結晶面上にグラフェン及び炭素分子膜を合成することができる。上記第1工程を複数回繰り返す場合は、それぞれの第1の所定温度、第1の所定時間、及び第1の所定降温速度をそれぞれ独立に制御してもよい。さらに、これらの前記所定温度及び前記所定の降温速度を制御することにより、作製される触媒金属結晶粒の結晶面方位を揃えることができ、方位の揃った結晶面上に合成することにより、欠陥の少ない質の高いグラフェン及び炭素分子薄膜を得ることができる。以上説明した本発明によれば、一般的な製膜法で作製された金属薄膜を用いて触媒となる金属結晶を調製し、低コストにて、より広い均一領域を有するグラフェン及び炭素分子薄膜を容易に合成できるという優れた効果が得られる。以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。[実施の形態1]図1は、本発明の実施の形態1に係るグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法を示すフローチャートである。まず、基板に触媒金属を塗布する。基板としては、例えば、研磨したシリコンウェハを熱酸化して表面に二酸化ケイ素SiO2を形成した平滑基板を使用する。基板はこれに限らず、平滑であり、グラフェンの合成温度において触媒金属と反応しない材料からなるものであればよい。例えば他に、酸化マグネシウムMgOやサファイアAl2O3などが挙げられる。上記基板の上に、例えば、ニッケルNiなどの触媒金属を300nmの厚さで塗布して触媒金属基板を作製する。ここで、触媒金属を塗布する方法としては、金属を融解、蒸発させて塗布する方法蒸着または、高速粒子によって当該触媒金属のターゲットから金属原子を弾き飛ばして塗布する方法スパッタリング法など一般的な製膜法を採用することができる。なお、触媒金属の厚さは、上述した300nmに限らず、任意の厚さで良いが、後述する昇温過程を経ることで触媒金属が凝集し、基板が露出することがないよう、後述する所定温度θ11や、その所定温度θ11での保持時間T1、触媒金属種、触媒金属と基板との親和性等も考慮して適宜選択すればよい。また、触媒金属としては、ニッケルNiの他に、コバルトCo、鉄Fe、銅Cuなど、グラフェンの合成場として作用しうる金属種が使用可能で、基板と反応しないものを適宜選択すればよい。図2は、触媒金属基板10を処理する際に用いる電気炉20を模式的に示した図である。図2に示すように、電気炉20は、密閉容器22と、密閉容器22を加熱するヒータ24とを備え、密閉容器22の一端から各種ガスを供給するとともに、密閉容器22の他端からポンプ図示せずによりガスを排気することができる構成となっている。この電気炉20を用いて触媒金属基板10を加熱する処理は以下のとおりである。まず、触媒金属基板10を電気炉の内部に装填し、不活性ガス例えば、アルゴンガスなど及び水素ガス雰囲気下で、所定温度例えば、900°Cなどに至るまで昇温するステップS100。こうして、触媒金属基板10の温度が所定温度に達した後、その、所定時間にわたって、炭素原料ガスを更に供給するステップS110。これは、所定温度に保持した状態で行えばよい。炭素原料ガスは、触媒金属の上にグラフェンや炭素分子薄膜を形成するための原料ガスである。次いで、触媒金属基板10の温度を所定の降温速度例えば、-12.5°C/minなどで降温させるステップS120。この降温は、例えば、密閉容器22内のガスを排気した後、不活性ガスと水素ガス雰囲気下で行えばよい。以下、ステップS100~S120の各処理内容を詳細に説明する。まず、触媒金属基板10を電気炉の内部に装填し、不活性ガス及び水素ガス雰囲気下で、所定温度例えば、900°Cなどに至るまで昇温するステップS100。図2に示すように、触媒金属基板10を密閉容器22に装填したまま、密閉容器22の内部にある気体をポンプにより排気した後、不活性ガスであるアルゴンガス180sccmと水素ガス20sccmとを密閉容器22の一端から供給するとともに、ポンプによって他端側で排気することによって密閉容器22内の圧力を5×104Pa程度に維持する。密閉容器22内の圧力は、数百Paから、常圧大気圧付近までの任意の圧力でよく5×104Pa程度では、実施上、安全で、高真空高耐圧性を備えた高性能な容器を使用する必要がない。その他、ガスの拡散、均一性をより高めるに、5×103Pa程度の低圧としても良い。また、アルゴンガスや水素ガスの流量は上記数値に限らず、密閉容器22内の設定圧力を鑑みて適した流量とすればよい。水素ガスは、触媒金属表面の酸化物を還元する作用等を有する。不活性ガスであるアルゴンガスはキャリアガスであり、流量はゼロとしても良い。なお、sccmは流量の単位であり、0°C1013hPaの流体が1分間に1cm3流れることを示す。このような条件下で、ヒータ24を稼働させ、触媒金属基板10を所定温度θ11に至るまで、例えば60°C/minのペースで加熱する。なお、所定温度θ11は、触媒金属の沸点より低く、表面の触媒金属原子が再配列可能であり、かつ後述する処理でグラフェンを合成できる温度であればよい。所定温度θ11が高いほど、より短い保持時間ゼロを含むで、表面からより深い位置にある触媒金属原子の再配列が可能になる。このため、所定温度θ11は、触媒金属の種類、触媒金属の膜厚、保持時間などを考慮して適宜変更すればよい。また、昇温速度は、上述した60°C/minという数値に限られず、速やかに所定温度θ11へ到達する値であればよい。続いて、触媒金属基板10の温度が所定温度に達した後、その所定温度に保持して、所定時間T11にわたって、炭素原料ガスを更に供給するステップS110。具体的には、触媒金属基板10の温度を所定温度θ11に維持したまま、所定時間T11例えば、5分間などにわたってメタンガス10sccmをアルゴンガスと水素ガスに追加して流すことで、グラフェン及び炭素分子薄膜の構成材料となる炭素原子を供給する。なお、所定時間T11は、所定温度に保持する時間と同じでもよく、また、これより短くても良い。ここで、グラフェン及び炭素分子薄膜の構成材料となる炭素原料ガスとしては、メタンガスに限られず、他の飽和炭化水素ガス、エチレンC2H4などの不飽和炭化水素ガス、エタノールC2H5OHなどアルコールの気化ガスを用いてもよい。また、所定温度θ11は炭素供給源となるガス分子が分解し、触媒金属の触媒作用により炭素原子からグラフェンが形成される反応が進む温度であればよい。したがって、使用するガス種や触媒金属種によって、所定温度θ11を適宜選択可能である。メタンガスを流す時間は、少なくとも、グラフェンの形成が可能な量の炭素が触媒金属に供給されうる時間以上であれば良く、適宜変更することができる。一般的に、炭素源の供給量流量は、グラフェンの層数等に影響すると考えられるため、所望のグラフェン及び炭素分子薄膜の形態などを鑑みて適宜変更すればよい。次いで、密閉容器22内のガスを排気した後、アルゴンガスと水素ガス雰囲気下で、触媒金属基板10の温度を所定の降温速度例えば、-12.5°C/minなどで降温させるステップS120。具体的には、まず、密閉容器22内のメタンガス、アルゴンガス、水素ガスを一旦すべて排気して炭素源となるガスを排除し、この後、再びアルゴンガス180sccmと水素ガス20sccmを5×104Paの圧力下で流す状態にするはじめに5×103Pa程度の低圧とした場合は、その圧力下で流す。このような条件下で、触媒金属基板10の温度を所定温度θ11から所定温度θ12例えば、100~150°Cなどまで、所定の降温速度Δθ1例えば、12.5°C/minで冷ます。なお、メタンガス、アルゴンガス、水素ガスを一旦すべて排気せずに、そのままメタンガス、アルゴンガス、水素ガスを流しながら、所定の降温速度で冷ましても良い。また、降温途中でメタンガスを停止して、アルゴンガス、水素ガスのみにしても良い。上記所定の降温速度Δθ1は、加熱を停止して制御せずに自然に冷ました場合に比較して、降温初期、つまり、温度が高い領域での冷却速度が遅くなるように設定する。所定の降温速度で冷ます温度範囲は、触媒金属原子が移動して再配列する温度範囲を含む範囲であれば良い。また、降温速度は上記値に限らず、結晶粒の形成がより促進される降温速度であればよく、触媒金属種の特性等により適宜選択すればよい。以上のように、本実施の形態によれば、到達する所定の温度、炭素原料ガスを更に供給する所定の時間、および所定の降温速度を制御することで、後述するように粒径などの結晶粒の形態を制御するところに特徴がある。図3は、本実施の形態に係るグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法において、触媒金属基板10を所定の降温速度で降温するときの温度変化を実線で示し、降温速度を制御せずに自然に冷ました場合の温度変化を点線で示したタイムチャートである。縦軸は温度を示しており、横軸は降温を開始してからの経過時間を示している。所定の降温速度Δθ1は、制御せずに自然に冷ました場合に比べて、図3に示すように、降温開始初期の比較的高い温度領域での降温速度が遅く一定となるよう設定すればよい。所定の降温速度で冷ます温度範囲は、触媒金属原子が移動して再配列する温度範囲を含む範囲であればよい。また、降温速度は上記値に限らず、結晶粒の形成がより促進される降温速度であればよく、触媒金属種の特性等により適宜選択すればよい。なお、前述したように、降温前の温度所定温度θ11が、炭素供給源となるガス炭素原料ガス分子が分解し、触媒金属の触媒作用により炭素原子からグラフェンが形成される反応が進む温度であれば、金属原子は移動して再配列などが可能な状態となる。降温過程で触媒金属原子ニッケル原子が再配列して固定し、ニッケルの結晶粒が表面に形成される。図4は、降温速度を制御した場合としなかった場合の触媒金属基板の表面を比較した原子間力顕微鏡AFM:AtomicForceMicroscope像である。図4aは制御して降温速度Δθ1により降温して得られた触媒金属基板のAFM像であり、図4bは制御せずに自然に冷まして得られた触媒金属基板のAFM像である。図4から、所定の降温速度に制御せずに自然に冷ました場合に比べると、制御して降温速度Δθ1で降温した場合に形成される触媒金属の結晶粒の粒径は、大きいものが増えることが分かる。図5は、後方散乱電子回折EBSD:ElectronBackScatterDiffractionにより、降温速度を制御した場合aとしなかった場合bのニッケル結晶粒の結晶方位を解析した結果の一例である。また、図5のa’および図5のb’は、それぞれ、走査電子顕微鏡の二次電子像SEM像の破線で囲った部分に対応する領域にある各結晶粒の結晶方位を、濃淡で示したものである。同図では、結晶粒の結晶面方位が111に揃うほど、高い濃度でより黒く示されている。図5のaは、濃度が高く広い部分が多く、これは、結晶面方位が111に近く結晶粒が大きい部分が多く出現していることを示している。一方、図5のbは、濃度が高く広い部分が少なく、濃度が高い部分は小さく分散しており、これは、結晶面方位が111に近く結晶粒が大きい部分が少ないことを示している。これらの観察結果から、上述した所定の降温速度に制御した触媒金属基板の場合には、表面に形成される触媒金属の結晶粒の結晶面方位が、111の方位に揃う傾向があることが分かる。また、結晶粒がより大きくなる方が、より111の方位に揃う傾向が見られる。ニッケル111結晶面の格子定数は0.2497nmであり、グラフェンの格子定数は0.246nmであることから非常に適合性が良く、ニッケル111結晶面で合成されるグラフェンは、格子定数値の近い結晶面の影響を受けることが考えられ、質の高い均一な単結晶グラフェン及び炭素分子薄膜が形成されやすいと考えられる。よって、触媒金属の結晶面を大きくし、各結晶面の面方位を揃えるこの方法により、より大きな均一領域を有するグラフェン及び炭素分子薄膜を簡便に得ることができる。さらに、本発明による触媒金属面には、図4及び図5に示すとおり、多数の結晶面が存在している。このそれぞれの結晶面上に形成されるグラフェン及び炭素分子薄膜は、ひと続きで繋がっているものの、層数が変化する傾向がある。図6は、結晶粒と結晶粒の間である粒界部分で、グラフェンの層数が大きく変化している様子を観察した透過型電子顕微鏡像TEM像である。このように、それぞれの結晶粒に対応する領域ごとに、形状、層数の異なるひと続きの炭素分子薄膜を得ることができる。それぞれの領域を、微細加工技術により切り離せば、所望の形状、層数の部分のみの利用も可能である。また、本発明によりグラフェンが複数層形成された炭素分子薄膜は、それぞれ規則的に積み重なったスタッキングした構造をとる傾向がある。図7のaに平面TEM像、図7のbにその拡大像、図7のcに電子回折像を示す。図7のcは、図7のaにおいて円で囲んだ領域の電子回折像である。図7のaでは、ひと続きの炭素分子薄膜の中に、各結晶粒に対応した形状で区分された領域が見える。各区分の境界は、図7のbに示すとおり、炭素分子薄膜にしわがより、垂直に立った状態になるため現れると考えられる。図7のcに示すように、グラフェンの六員環単位格子構造に起因する回折像が得られる。もし、各グラフェン層がランダムな回転角度で単に積み重なった乱層の炭素分子薄膜であれば、環状の回折像が観測されると予測できるが、図7のcに示す結果から、炭素分子薄膜は乱層ではなく、スタッキングしていることが分かる。回転角度の異なるいくつかの成分が見られるのは、スタッキングした単結晶グラフェンが、測定領域内に複数存在することを示している。グラフェンがスタッキングした場合、ランダムな回転角度で単に積み重なった乱層の場合とは異なる物性を示す。代表的な例として、バンド構造に与える影響が知られており、例えば、二層にスタッキングした炭素分子薄膜二層グラフェンは、その面に垂直方向に電界を印加することで、バンドギャップが形成される。このバンドギャップを利用することで、二層グラフェンをチャネルとした超高速電界効果トランジスタのオンオフ動作が可能になる。このように、本発明によれば、結晶粒に対応した大きさの均質なグラフェン及び炭素分子薄膜を得ることができ、また、炭素分子薄膜はスタッキングした構造として合成することができるため、微細加工技術などと組み合わせることで、その特徴を利用した応用が可能になる。[実施の形態2]次に、本発明の実施の形態2に係るグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法について説明する。実施の形態1で説明したもの電気炉と同一の構成要素については、同一の符号を付すとともに詳しい説明を省略することにする。以下、本発明の実施の形態1との相違点を中心に説明する。図8は、本発明の実施の形態2に係るグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法を示すフローチャートである。ステップS200の、触媒金属基板10を昇温する処理については、実施の形態1で説明したステップS100と同一なのでその説明を省略する。次に、触媒金属基板10の温度を所定時間T21にわたって所定温度θ21に保持するステップS210。実施の形態1では、触媒金属基板10の温度が所定温度θ11に至るまで加熱した後、所定時間T11にわたってメタンガスをアルゴンガスと水素ガスに追加して流すのに対し図1のステップS110、実施の形態2では、触媒金属基板10の温度が所定温度θ21例えば、900°Cなどに至るまで加熱した後、メタンガス110を流さずにアルゴンガス及び水素ガスのみを供給した状態で所定時間T21例えば、0~60分間などにわたって触媒金属基板10の温度を所定温度θ21に保持するステップS210。この処理は、触媒金属の結晶粒の形成を促すために行うものであり、所定温度θ21が低いほど、長い時間に設定すればよい。逆に、所定温度θ21が十分に高ければ、所定時間T21はゼロであってもよい。この後、触媒金属基板10を所定温度θ21から所定温度θ22例えば、100~150°Cなどまで、所定の降温速度Δθ21例えば、-12.5°C/minなどで制御して降温するステップS220。所定温度θ22は、触媒金属の金属原子が動いて再配列しなくなる程度の低い温度とすればよい。このように実施の形態2では、メタンガスの供給を伴わない、昇温及び降温過程を経て予め触媒金属層に触媒金属の結晶粒を形成する触媒金属結晶粒作製工程を設ける。このため、グラフェン及び炭素分子薄膜合成工程の結果得られる結晶粒の大きさは、実施例1のように1回の昇温保持降温過程によるグラフェン合成と比較して、より大きな結晶面を有する結晶粒が形成される。このため、大きな結晶面に対応する均質なグラフェンをより簡便に合成することができる。また、金属触媒のニッケルを基板に塗布した際、ニッケルは無定形状態となっており、実施の形態1のように触媒金属結晶粒作製工程を予め設けない場合、ニッケルが無定形状態から結晶化する過程と並行してグラフェンの合成も進む反応過程となる。このため、反応過程の進み具合により触媒金属表面に結晶面がうまく形成されない場合、グラフェンが形成できない、または、質が劣化する結果となりやすいと考えられる。これに対し実施の形態2では、予め触媒金属結晶粒作製工程により、触媒金属表面は既に結晶粒が並んでいる状態であるため、炭素原子の反応もよりスムーズに進行すると考えられ、欠陥の少ない質の高いグラフェンが得られやすい。所定温度θ22に達した後、再び触媒金属基板10を所定温度θ23例えば900°Cなどに至るまで昇温するステップS230。昇温開始までの間に時間をおいてもよい例えば10分など。次いで、実施の形態1で説明した図1のステップS110と同様に、触媒金属基板10の温度を所定温度θ23例えば、900°Cなどに維持したまま、所定時間T22例えば、5分などにわたってメタンガス例えば10sccmをアルゴンガスと水素ガスに追加して流した後ステップS240、密閉容器22内のガスを排気し、アルゴンガスと水素ガス雰囲気下で、所定の降温速度Δθ24例えば、-12.5°C/minなどのペースで所定温度θ24例えば、100~150°Cなどに至るまで降温した後ステップS250、触媒金属基板10を密閉容器22から取り出す。所定時間T22は、所定温度θ23に維持する時間と同じでもよいし、それより短くても良い。また、密閉容器22内のガスを一旦すべて排気せずに、そのままメタンガス、アルゴンガス、水素ガスを流しながら降温しても良い。また、降温途中でメタンガスを停止して、アルゴンガス、水素ガスのみにしても良い。このような処理を経ることにより、触媒金属の結晶粒の上に形成された本実施の形態に係るグラフェン及び炭素分子薄膜を得ることができる。触媒金属層に結晶粒を形成する第1段階と、グラフェン及び炭素分子薄膜を形成する第2段階とに分けることにより、触媒金属の結晶粒の拡大をより促進し、この触媒金属の結晶粒の上に形成されるグラフェン及び炭素分子薄膜の低欠陥化と、均一領域の拡大を、容易にはかれる。なお、上述した実施の形態2では、ステップS200~S220の触媒金属結晶粒作製工程と、ステップS230~S250のグラフェン及び炭素分子薄膜合成工程とで、昇温時の所定温度θ21、θ23、降温時の所定の温度θ22、θ24、所定の保持時間T21、T22及び、所定の降温速度Δθ22、Δθ24は、それぞれ必ずしも同じ値にする必要はなく、適宜変更することができる。ステップS200~S220の触媒金属結晶粒作製工程では、触媒金属の原子が移動して再配列することが可能な程度の温度及び保持時間を選択すればよく、ステップS230~S250のグラフェン及び炭素分子薄膜合成工程では、グラフェン及び炭素分子薄膜の合成が可能な程度の温度及び保持時間を選択すればよい。また、降温速度も結晶粒の形成がより促進される降温速度であればよく、触媒金属種の特性等により適宜選択し、それぞれの工程で適宜独立に制御すればよい。[実施の形態3]次に、本発明の実施の形態3に係るグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法について説明する。なお、実施の形態1で説明したものと同一の構成要素については、同一の符号を付すとともに詳しい説明を省略することにする。図9は、本発明の実施の形態3に係るグラフェン及び炭素分子薄膜の合成方法を示すフローチャートである。以下、本発明の実施の形態1,2との相違点を中心に説明する。ステップS300は、触媒金属層に触媒金属の結晶粒を形成する処理であり、具体的な処理内容は、実施の形態2で説明した、触媒金属基板10を所定温度θ21に至るまで加熱し図8のステップS200、所定温度θ21のまま触媒金属基板10を所定時間T21にわたって保持した後図8のステップS210、所定温度θ22に至るまで所定の降温速度Δθ21で冷却する図8のステップS220という一連の触媒金属結晶粒作製工程を、複数回例えば、3回などにわたって実行するものである。このようにすることによって、触媒金属層に形成される結晶粒の平均粒径を増大させ、結晶方位をそろえることができる。図10に、触媒金属結晶粒作製工程を3回にわたって実行し、より大きな結晶面が形成されたニッケル表面の観察像図10aを、触媒金属結晶粒作製工程を行う前の無定形状態の表面像図10bと併せて示す。なお、複数回の触媒金属結晶粒作製工程それぞれの到達温度、及び保持時間は同じに限らず、また、触媒金属結晶粒作製工程とグラフェン及び炭素分子薄膜合成工程との到達温度、及び保持時間も同じに限らない。触媒金属結晶粒作製工程では、触媒金属原子が移動して再配列することが可能な程度の温度及び時間を適宜選択すればよく、グラフェン及び炭素分子薄膜合成工程ではグラフェン合成反応が進む温度及び時間を適宜選択すれば良い。降温速度も結晶粒の形成がより促進される降温速度であればよく、触媒金属種の特性等により適宜選択し、それぞれの工程で適宜独立に制御すればよい。また、本発明では、金属原子の移動が無くなるのに十分な温度まで一旦降温する触媒金属結晶粒作製工程を複数回行っており、このようにすることで、降温せず長時間高温のまま保持する場合と比較して、より効率よく触媒金属の結晶粒の粒径の増大を行っている。続いて、実施の形態2で説明した図8のステップS230~S250の処理と同様に、触媒金属基板10を所定温度θ23に至るまで加熱しステップS310、触媒金属基板10の温度を所定温度θ23例えば、900°Cなどに維持したまま、所定時間T22例えば、5分などにわたってメタンガス例えば10sccmをアルゴンガスと水素ガスに追加して流した後ステップS320、密閉容器22内のガスを排気した後、アルゴンガスと水素ガス雰囲気下で、所定の降温速度Δθ24例えば、-12.5°C/minなどのペースで所定温度θ24例えば、100~150°Cなどに至るまで降温するステップS330。このような処理を経ることにより、触媒金属層表面の結晶粒の結晶面上にグラフェン及び炭素分子薄膜を得ることができる。なお、密閉容器22内のガスを排気せずに、メタンガス、アルゴンガス、水素ガスの雰囲気下で降温しても良い。触媒金属結晶粒作製工程の回数を制御することにより、金属結晶粒の粒径を制御することも可能である。このように金属結晶粒の粒径を制御することで、グラフェン及び炭素分子薄膜の形状、層数の異なる均一結晶領域の大きさを容易に制御することができ、所望の大きさ、層数を有するグラフェン及び炭素分子薄膜を得ることができる。[変形例]なお、上述した実施の形態1~3における触媒金属基板は、触媒金属を塗布しないで、触媒金属の自立基板を用いてもよい。また、炭素の原料となるメタンガスを流す工程では、段階的に複数の到達温度に制御し、そのある段階でメタンガスを流すようにしても良い。例えば、950°Cまで一旦昇温し、所定の時間保持した後、900°Cまで降温し、所定の時間保持している間にメタンガスを流すという段階的な温度制御を行う工程でも良い。また、触媒金属基板を加熱するゾーンのさらに上流側に、炭素原料ガスが分解する温度まで加熱したゾーンを設けても良い。[実施の形態4]実施の形態1~3に係る合成法により合成されたグラフェン及び炭素分子薄膜を利用するに際し、次のように剥離して利用することもできる。グラフェン及び炭素分子薄膜が合成された触媒金属基板を、酸の水溶液例えば塩酸と水を1:3の割合で混合した希塩酸中に浸漬させる。触媒金属を平滑基板に例えば300ナノメートルの厚さで塗布した形態の場合は、浸漬後しばらくすると、グラフェン及び炭素分子薄膜が合成された触媒金属層が、平滑基板から脱離して水溶液面に浮いてくる。このように脱離して浮上した状態で、今度はグラフェン及び炭素分子薄膜を転写したい任意の基板例えばガラス基板を、酸の水溶液中に入れ、グラフェン及び炭素分子薄膜が合成された触媒金属層の下に配置する。やがて触媒金属が酸によりエッチングされ、グラフェン及び炭素分子薄膜の層のみ、酸の水溶液面に浮かんだ状態となる。酸の水溶液を吸引して取り出し、代わりに水を入れることを繰り返すことで、酸の成分を洗い流すことができる。このように酸成分を洗い流して十分中性になったところで、水を吸引して取り出し、グラフェン及び炭素分子薄膜を上記任意の基板上に着地させ、乾燥させる。このようにすることで、触媒金属からグラフェン及び炭素分子薄膜を剥離して利用することが可能になる。水溶液を入れる容器の大きさを、転写したい任意の基板と合わせることにより、放置しておけば、水が蒸発してそのまま転写が完了するようにすることもできる。以上に説明した本発明に係るグラフェン及び炭素分子薄膜の製造方法によれば、一般的な金属塗布法によって作製でき、入手が容易な無定形状態の触媒金属を用いて簡便な手法により、触媒金属層の結晶粒の大きさを制御し、その結晶面上に広い均一領域を有する質の良いグラフェン及び炭素分子薄膜を、低コストにて合成することができる。なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形及び組み合わせが実施可能であることは明白である。"