グラフェンに最適な基板は、特定の用途とグラフェンの製造方法によって異なる。銅、コバルト、ニッケルは、単層および多層のグラフェン膜を製造するための化学気相成長法（CVD）で一般的に使用される、非常に優れた基板である。特に銅は、大面積で高品質なグラフェンを製造できるため、好んで使用されている。エピタキシャル成長には、Ge(110)およびCu(111)基板が適している。Ge(110)およびCu(111)基板は、グラフェン格子とよく整合し、複数のグラフェンを同じ方位に成長させることができるからである。さらに、六方晶窒化ホウ素（h-BN）や二酸化ケイ素（Si/SiO2）は、電界効果トランジスタなどの用途に用いられる。最終的には、基板の選択は、望ましいグラフェンの特性や特定の製造方法と一致する必要がある。
要点の説明
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CVD基板としての銅、コバルト、ニッケル:
- これらの金属は、単層および多層グラフェン膜の成長を促進する能力があるため、CVDによるグラフェン製造に広く使用されている。
- 特に銅は、大面積で高品質のグラフェンを製造できるため、多くの用途で好んで使用されている。
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Ge(110)およびCu(111)上のエピタキシャル成長:
- Ge(110)およびCu(111)基板は、格子構造がグラフェンとよく一致するため、グラフェンのエピタキシャル成長に理想的である。
- このマッチングにより、同じ方位を持つ複数のグラフェン粒を成長させることが可能になり、均一で高品質なグラフェン膜を作製する上で極めて重要である。
- 最近の進歩により、大面積のCu(111)単結晶フォイルの作製が可能になり、これまでの基板入手の制約が克服された。
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特定用途向け基板:
- 電界効果トランジスタには、六方晶窒化ホウ素（h-BN）や二酸化ケイ素（Si/SiO2）などの基板が一般的に使用されている。
- これらの基板は、高いキャリア移動度や低い界面散乱など、電子応用に必要な特性を備えている。
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グラフェン製造のための炭素源:
- メタンガスは、その効率と使いやすさから、グラフェン製造に最もよく使われる炭素源である。
- 石油アスファルトはあまり普及していないが、安価な代替品である。
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基材の選択基準:
- 基板の選択は、電気的特性、機械的強度、熱伝導性など、グラフェンの用途に特有の要件に基づいて行う必要がある。
- また、製造方法（CVD、エピタキシャル成長など）も、最適な基板を決定する上で重要な役割を果たす。
これらの要素を考慮することで、特定のニーズや用途に合わせたグラフェン製造に最適な基板を選択することができる。
総括表
| 基板 | 主な特徴 | 用途 |
|---|---|---|
| 銅 | 大面積、高品質のグラフェンを製造。CVDで広く使用されている。 | 一般的なグラフェン製造 |
| コバルト/ニッケル | CVDでの単層および多層グラフェン成長を促進。 | 多層グラフェン膜 |
| Ge(110)/Cu(111) | 格子がグラフェンと一致し、均一な結晶粒配向が可能。 | エピタキシャル成長 |
| h-BN/Si/SiO2 | 高キャリア移動度、低界面散乱。 | 電界効果トランジスタ |
| メタンガス | グラフェン製造のための効率的で使いやすい炭素源。 | CVDグラフェン合成 |
| 石油アスファルト | 安価だが扱いが難しい。 | 代替炭素源 |
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