(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-12
(45)【発行日】2024-11-20
(54)【発明の名称】電子装置、電子装置の製造方法及び電子機器
(51)【国際特許分類】
H01L 29/786 20060101AFI20241113BHJP
H01L 27/144 20060101ALI20241113BHJP
H01L 27/146 20060101ALI20241113BHJP
H01L 29/47 20060101ALI20241113BHJP
H01L 29/872 20060101ALI20241113BHJP
H01L 29/417 20060101ALI20241113BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20241113BHJP
H01L 31/08 20060101ALI20241113BHJP
H10K 10/20 20230101ALI20241113BHJP
H10K 10/46 20230101ALI20241113BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 618B
H01L27/144 K
H01L27/146 C
H01L29/48 D
H01L29/48 F
H01L29/50 M
H01L29/78 617V
H01L29/86 301D
H01L29/86 301F
H01L31/08 Z
H10K10/20
H10K10/46
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021002069
(22)【出願日】2021-01-08
(65)【公開番号】P2022107239
(43)【公開日】2022-07-21
【審査請求日】2023-10-12
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、防衛装備庁、安全保障技術研究推進制度、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】000005223
【氏名又は名称】富士通株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002918
【氏名又は名称】弁理士法人扶桑国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】須田 章一
【審査官】市川 武宜
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１０１４９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－１８３１６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１２１４０８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－２１６７６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／１０２７８８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－００１７３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３０５８０２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３３６
Ｈ０１Ｌ ２７／１４４
Ｈ０１Ｌ ２７／１４６
Ｈ０１Ｌ ２９／４１７
Ｈ０１Ｌ ２９／４７
Ｈ０１Ｌ ２９／８７２
Ｈ０１Ｌ ２９／７８６
Ｈ０１Ｌ ３１／０８
Ｈ１０Ｋ １０／２０
Ｈ１０Ｋ １０／４６
(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面に設けられ、前記第１面に通じる第１開口部を有する第１電極と
を含み、
前記第１電極は、前記第１開口部として複数の孔を有することを特徴とする電子装置。
【請求項2】
前記第１電極は、前記第１開口部を介して平行に並び前記グラフェンと重複する複数の重複部を有す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面に、前記第１電極から離間して設けられる第２電極を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２電極は、前記グラフェンの前記第１面に通じる第２開口部を有する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電極と前記第２電極との間に、前記グラフェンと対向して設けられる第３電極を含むことを特徴とする請求項４に記載の電子装置。
【請求項6】
グラフェンを準備する工程と、前記グラフェンの第１面に、前記第１面に通じる第１開口部を有する第１電極を形成する工程と
を含み、
前記第１電極は、前記第１開口部として複数の孔を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項7】
グラフェンと、前記グラフェンの第１面に設けられ、前記第１面に通じる第１開口部を有する第１電極と
を含み、
前記第１電極は、前記第１開口部として複数の孔を有する電子装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子装置、電子装置の製造方法及び電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
グラフェンを、金属を用いた電極と接続し、トランジスタのチャネル、ダイオード、配線材料、発受光素子等に適用することが提案されている。グラフェンと電極との接続に関し、例えば、グラフェンの電極との接続部分に、他の部位よりも状態密度の高い部位を設ける技術が知られている。このほか、コーン状凹部を設けた酸化アルミニウム膜の表面に沿ってグラフェン膜を形成し、グラフェン膜を覆い且つコーン状凹部を埋めるように金属層を形成する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４－２０３９２９号公報
【文献】特開２０１１－１５５０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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、グラフェンに電極が接続される。しかし、グラフェンと電極との接続では、それらの間のコンタクト抵抗が比較的高くなり、グラフェンの特性を十分に活かした電子装置を得ることができない場合がある。
【0005】
１つの側面では、本発明は、グラフェンと電極との低コンタクト抵抗の接続を有する電子装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
１つの態様では、グラフェンと、前記グラフェンの第１面に設けられ、前記第１面に通じる第１開口部を有する第１電極とを含み、前記第１電極は、前記第１開口部として複数の孔を有する電子装置が提供される。
また、別の態様では、上記のような電子装置の製造方法、上記のような電子装置を備える電子機器が提供される。
また、別の態様では、上記のような電子装置の製造方法、上記のような電子装置を備える電子機器が提供される。
【発明の効果】
【0007】
１つの側面では、グラフェンと電極との低コンタクト抵抗の接続を有する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】
【0008】
【図1】グラフェンと電極との接続を有する電子装置の一例について説明する図（その１）である。
【図2】グラフェンと電極との接続を有する電子装置の一例について説明する図（その２）である。
【図3】第１の実施の形態に係る電子装置の第１の例について説明する図である。
【図4】第１の実施の形態に係る電子装置の第２の例について説明する図である。
【図5】第１の実施の形態に係る電子装置の第３の例について説明する図である。
【図6】コンタクト抵抗の測定方法の一例について説明する図である。
【図7】第１の実施の形態に係る電子装置のグラフェンと電極との間のコンタクト抵抗測定の一例について説明する図である。
【図8】シミュレーションに用いたモデルの例について説明する図である。
【図9】第１の実施の形態に係る電子装置の形成方法の一例について説明する図（その１）である。
【図10】第１の実施の形態に係る電子装置の形成方法の一例について説明する図（その２）である。
【図11】第１の実施の形態に係る電子装置の形成方法の一例について説明する図（その３）である。
【図12】第１の実施の形態に係る電子装置の形成方法の一例について説明する図（その４）である。
【図13】第１の実施の形態に係る電子装置の形成方法の一例について説明する図（その５）である。
【図14】第２の実施の形態に係る電子装置の第１の例について説明する図である。
【図15】第２の実施の形態に係る電子装置の第２の例について説明する図である。
【図16】第２の実施の形態に係る電子装置のグラフェンと電極との間のコンタクト抵抗測定の一例について説明する図である。
【図17】第３の実施の形態に係る電子装置の第１の例について説明する図である。
【図18】第３の実施の形態に係る電子装置の第２の例について説明する図である。
【図19】第４の実施の形態に係る電子装置の第１の例について説明する図である。
【図20】第４の実施の形態に係る電子装置の第２の例について説明する図である。
【図21】第５の実施の形態に係る電子機器の一例について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
はじめに、グラフェンと電極との接続を有する電子装置の一例について説明する。
図１及び図２はグラフェンと電極との接続を有する電子装置の一例について説明する図である。図１（Ａ）には電子装置の一例の要部平面図を模式的に示している。図１（Ｂ）には電子装置の一例の要部断面図を模式的に示している。尚、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のI－I断面模式図である。また、図２（Ａ）には電子装置の一例のグラフェンと電極との接続部における等価回路を模式的に示している。図２（Ｂ）には電子装置の一例のグラフェンと電極との接続部における電流の流れを模式的に示している。
図１及び図２はグラフェンと電極との接続を有する電子装置の一例について説明する図である。図１（Ａ）には電子装置の一例の要部平面図を模式的に示している。図１（Ｂ）には電子装置の一例の要部断面図を模式的に示している。尚、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のI－I断面模式図である。また、図２（Ａ）には電子装置の一例のグラフェンと電極との接続部における等価回路を模式的に示している。図２（Ｂ）には電子装置の一例のグラフェンと電極との接続部における電流の流れを模式的に示している。
【0010】
【0011】
基板１１０には、例えば、Ｓｉ（シリコン）基板が用いられる。絶縁膜１２０は、基板１１０の一方の面１１０ａに設けられる。絶縁膜１２０には、例えば、ＳｉＯ（酸化シリコン）が用いられる。グラフェン１３０は、絶縁膜１２０の一方の面１２０ａ（基板１１０側とは反対側の面）に設けられる。グラフェン１３０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、所定の幅Ｗａに設定される。電極１４０及び電極１５０は、グラフェン１３０の一方の面１３０ａ（絶縁膜１２０側とは反対側の面）に、互いに所定の距離Ｓ０だけ離間して設けられる。電極１４０及び電極１５０はそれぞれ、グラフェン１３０の面１３０ａの、互いに異なる領域ＡＲ１０１及び領域ＡＲ１０２（幅Ｗａ×長さＬａ）と重複し、領域ＡＲ１０１及び領域ＡＲ１０２を覆うように設けられ、グラフェン１３０と接続される。電極１４０及び電極１５０には、例えば、Ａｕ（金）等の金属が用いられる。
【0012】
赤外線センサとして機能する電子装置１００では、電極１４０と電極１５０との間に所定のバイアスが印加され、一方の電極１４０からグラフェン１３０を通じて他方の電極１５０に電流が流される。電極１４０と電極１５０との間のグラフェン１３０の部位で赤外線が受光されると、その赤外線の受光に起因したグラフェン１３０の電気伝導度の変化、或いは電極１４０と電極１５０との間の抵抗の変化に伴い、電極１４０と電極１５０との間に流れる電流が変化する。この電流の変化が検出されることで、電子装置１００による赤外線の検出が行われる。
【0013】
赤外線センサは、暗視、セキュリティ、捜索救助、サーモグラフィー、天文学等、広範なアプリケーションがある。とりわけ室温での物体のピーク放出である長波長赤外線（波長８μｍ～１２μｍ）由来の熱画像化が注目されている。従来、長波長赤外線の検出には、水銀カドミウムテルル（ＨｇＣｄＴｅ；ＭＣＴ）センサが広く利用されてきた。しかし、ＭＣＴセンサは、長波長赤外線エネルギーでの電荷キャリアの生成が比較的微弱であり、室温で使用するとノイズが増大するため、高価でかさばる極低温システムが採用される。更に、ＭＣＴセンサは、複雑で高コストのプロセスを用いて製造される。
【0014】
これに対し、近年、グラフェンを受光材料に用いた室温での赤外線検出の可能性が示され、上記電子装置１００のような、グラフェン１３０を受光材料とする赤外線センサの実現及びその性能向上が期待されている。
【0015】
電子装置１００、即ち、グラフェン１３０を用いた赤外線センサでは、グラフェン１３０で受光された赤外線信号を高い信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）で取り出すために、グラフェン１３０と電極１４０及び電極１５０との間のコンタクト抵抗を低くすることが重要になる。しかし、グラフェン１３０と、金属の電極１４０及び電極１５０との接続においては、コンタクト抵抗が比較的高くなるという問題がある。例えば、グラフェン１３０と、電極１４０及び電極１５０の金属とのコンタクト抵抗は、良くても１０-5Ω・ｃｍ２程度であり、Ｓｉと比べて２桁程度高い。グラフェン１３０を用いた赤外線センサの性能向上には、グラフェン１３０と電極１４０及び電極１５０との間のコンタクト抵抗を十分に低くすることが重要になる。
【0016】
ここで、グラフェン１３０と金属電極との接続部の等価回路は、図２（Ａ）に示すようなものと考えることができる。図２（Ａ）には一例として、グラフェン１３０と、電極１４０及び電極１５０のうちの一方の電極１４０との接続部の等価回路を示している。図２（Ａ）に示すように、グラフェン１３０と電極１４０との接続部では、グラフェン１３０内部の抵抗Ｒｇと、電極１４０内部の抵抗Ｒｅとが、コンタクト抵抗Ｒを介して接続される等価回路となる。グラフェン１３０と電極１４０との接続部では、図２（Ｂ）に示すように、電極１４０からグラフェン１３０に流れ込む電流１６４が、電極１４０のエッジ部１６５に集中し易いことが知られている。ここでは図示を省略するが、グラフェン１３０と、他方の電極１５０との接続部でも同様に、グラフェン１３０から電極１５０に流れ込む電流は、電極１５０のエッジ部に集中し易い。そのため、グラフェン１３０と電極１４０及び電極１５０とのコンタクト面積を単純に増大させても、グラフェン１３０と電極１４０及び電極１５０との間を流れる電流を増大させることができない場合がある。
【0017】
尚、ここでは電子装置１００として赤外線センサを例示したが、グラフェンと金属電極との間のコンタクト抵抗が比較的高くなるという問題は、他の電子装置でも同様に起こり得る。例えば、このようなコンタクト抵抗の問題は、グラフェンをチャネル材料に用いる電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor；ＦＥＴ）の、そのグラフェンとソース電極及びドレイン電極（オーミック電極）との接続や、ショットキーバリアダイオード（Schottky Barrier Diode；ＳＢＤ）の、グラフェンとカソード電極（オーミック電極）との接続等でも、同様に起こり得る。
【0018】
以上のような点に鑑み、ここでは以下に実施の形態として示すような手法を用い、グラフェンと電極との低コンタクト抵抗の接続を有する電子装置を実現する。
［第１の実施の形態］
図３は第１の実施の形態に係る電子装置の第１の例について説明する図である。図３（Ａ）には第１の実施の形態に係る電子装置の第１の例の要部平面図を模式的に示している。図３（Ｂ）には第１の実施の形態に係る電子装置の第１の例の要部断面図を模式的に示している。尚、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のIII－III断面模式図である。
［第１の実施の形態］
図３は第１の実施の形態に係る電子装置の第１の例について説明する図である。図３（Ａ）には第１の実施の形態に係る電子装置の第１の例の要部平面図を模式的に示している。図３（Ｂ）には第１の実施の形態に係る電子装置の第１の例の要部断面図を模式的に示している。尚、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のIII－III断面模式図である。
【0019】
【0020】
基板１０には、各種基板が用いられる。例えば、基板１０には、Ｓｉ基板が用いられる。このほか、基板１０には、サファイヤ基板、ダイヤモンド基板、ＳＯＩ（Semiconductor On Insulator）基板等が用いられてもよい。基板１０は、１種の基板の単層構造であってもよいし、１種又は２種以上の基板の積層構造であってもよい。
【0021】
絶縁膜２０は、基板１０の一方の面１０ａに設けられる。絶縁膜２０には、各種絶縁材料が用いられる。例えば、絶縁膜２０には、ＳｉＯ膜が用いられる。このほか、絶縁膜２０には、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）膜、ＳｉＯＣ（炭化酸化シリコン）膜、ＳｉＮ（窒化シリコン）膜、ＡｌＯ（酸化アルミニウム）膜等が用いられてもよい。絶縁膜２０は、１種の絶縁材料の単層構造であってもよいし、１種又は２種以上の絶縁材料の積層構造であってもよい。
【0022】
グラフェン３０は、絶縁膜２０の一方の面２０ａ（基板１０側とは反対側の面）に設けられる。グラフェン３０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、所定の幅Ｗａに設定される。例えば、グラフェン３０の幅Ｗａは、４μｍに設定される。グラフェン３０は、例えば、ＣＨ２ＣＨ２（エチレン）等の炭化水素を用いて形成されるグラフェンや、複数のベンゼン環が縮合した縮合多環系芳香族炭化水素を用いて合成されるグラフェンの、単層、数層又は多層を、絶縁膜２０の面２０ａに転写することで、設けられる。或いは、グラフェン３０は、絶縁膜２０の面２０ａに転写されたグラフェンを、エッチング等によってパターニングすることで、設けられる。
【0023】
電極４０及び電極５０は、グラフェン３０の一方の面３０ａ（絶縁膜２０側とは反対側の面）に設けられる。電極４０及び電極５０はそれぞれ、グラフェン３０の面３０ａにおける異なる領域ＡＲ１及び領域ＡＲ２に、互いに所定の距離Ｓ０だけ離間して設けられる。例えば、距離Ｓ０は、４μｍに設定される。電極４０と電極５０との間の、距離Ｓ０のグラフェン３０の部位が、主に赤外線を受光する受光領域として機能する。電極４０及び電極５０には、例えば、Ａｕや、チタン（Ｔｉ）上にＡｕが積層されたもの（Ｔｉ／Ａｕ積層体）等の金属が用いられる。
【0024】
ここで、電子装置１Ａの電極４０は、平面視で櫛歯状の形状を有する。櫛歯状の電極４０は、絶縁膜２０上に設けられ、複数（この例では３本）の櫛歯部位が、グラフェン３０を跨ぐように設けられる。グラフェン３０を跨ぐ複数の櫛歯部位の各々は、グラフェン３０と重複する部位でグラフェン３０の面３０ａと接し、グラフェン３０に電気信号（電圧や電流）を供給するか或いはグラフェン３０から電気信号が供給される電極部４０ａとして機能する。
【0025】
複数の電極部４０ａを有する電極４０は、グラフェン３０の領域ＡＲ１に、グラフェン３０の対向する一方のエッジから他方のエッジに向かう方向、例えば、エッジ３０ｂからエッジ３０ｃに向かう方向Ｄ０（この例ではグラフェン３０の長手方向）において対向する外縁部４０ｂ及び外縁部４０ｃを有する。電極４０の外縁部４０ｂ及び外縁部４０ｃは、グラフェン３０の領域ＡＲ１の、方向Ｄ０に対向する一対の境界部に位置する。電極４０は、グラフェン３０の領域ＡＲ１内に、外縁部４０ｂと外縁部４０ｃとの間に設けられてグラフェン３０と重複して接する重複部４１と、隣り合う重複部４１間に設けられてグラフェン３０の面３０ａに通じる開口部４２とを有する。
【0026】
電極４０の複数の電極部４０ａは、例えば、方向Ｄ０と直交する方向（この例ではグラフェン３０の短手方向）にグラフェン３０を跨ぐように延び、平行に並んで設けられる。グラフェン３０を跨ぐように平行に並んで延びる各電極部４０ａの、グラフェン３０と重複してその面３０ａに接する部位が、重複部４１となり、隣り合う重複部４１間の隙間の部位が、開口部４２となる。即ち、電極４０では、１つの開口部４２を介して、隣り合う２つの重複部４１が平行に並んで設けられる。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）には、３つの重複部４１と２つの開口部４２とを有する電極４０を例示している。例えば、電極４０において、３つの重複部４１は、互いに同じ又は同等の幅Ｐ１に設定され、２つの開口部４２は、互いに同じ又は同等の幅Ｑ１に設定される。例えば、重複部４１の幅Ｐ１と開口部４２の幅Ｑ１とは、同じ又は同等の幅に設定される。例えば、電極４０において、重複部４１の幅Ｐ１及び開口部４２の幅Ｑ１は、いずれも１μｍに設定され、電極４０が設けられる領域ＡＲ１の方向Ｄ０の幅（Ｐ１×３＋Ｑ１×２）が、５μｍとなるように設定される。
【0027】
このように電子装置１Ａの電極４０には、グラフェン３０の領域ＡＲ１内に、グラフェン３０の面３０ａに通じる開口部４２が設けられる。そして、その開口部４２を介して、グラフェン３０と重複する重複部４１が平行に並んで設けられる。
【0028】
同様に、電子装置１Ａの電極５０は、平面視で櫛歯状の形状を有する。櫛歯状の電極５０は、絶縁膜２０上に設けられ、複数（この例では３本）の櫛歯部位が、グラフェン３０を跨ぐように設けられる。グラフェン３０を跨ぐ複数の櫛歯部位の各々は、グラフェン３０と重複する部位でグラフェン３０の面３０ａと接し、グラフェン３０に電気信号（電圧や電流）を供給するか或いはグラフェン３０から電気信号が供給される電極部５０ａとして機能する。
【0029】
複数の電極部５０ａを有する電極５０は、グラフェン３０の領域ＡＲ２に、グラフェン３０の対向する一方のエッジから他方のエッジに向かう方向、例えば、エッジ３０ｂからエッジ３０ｃに向かう方向Ｄ０（この例ではグラフェン３０の長手方向）において対向する外縁部５０ｂ及び外縁部５０ｃを有する。電極５０の外縁部５０ｂ及び外縁部５０ｃは、グラフェン３０の領域ＡＲ２の、方向Ｄ０に対向する一対の境界部に位置する。電極５０は、グラフェン３０の領域ＡＲ２内に、外縁部５０ｂと外縁部５０ｃとの間に設けられてグラフェン３０と重複して接する重複部５１と、隣り合う重複部５１間に設けられてグラフェン３０の面３０ａに通じる開口部５２とを有する。
【0030】
電極５０の複数の電極部５０ａは、例えば、方向Ｄ０と直交する方向（この例ではグラフェン３０の短手方向）にグラフェン３０を跨ぐように延び、平行に並んで設けられる。グラフェン３０を跨ぐように平行に並んで延びる各電極部５０ａの、グラフェン３０と重複してその面３０ａに接する部位が、重複部５１となり、隣り合う重複部５１間の隙間の部位が、開口部５２となる。即ち、電極５０では、１つの開口部５２を介して、隣り合う２つの重複部５１が平行に並んで設けられる。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）には、３つの重複部５１と２つの開口部５２とを有する電極５０を例示している。例えば、電極５０において、３つの重複部５１は、互いに同じ又は同等の幅Ｐ１に設定され、２つの開口部５２は、互いに同じ又は同等の幅Ｑ１に設定される。例えば、重複部５１の幅Ｐ１と開口部５２の幅Ｑ１とは、同じ又は同等の幅に設定される。例えば、電極５０の重複部５１の幅Ｐ１及び開口部５２の幅Ｑ１は、電極４０の重複部４１の幅Ｐ１及び開口部４２の幅Ｑ１と同じ又は同等の幅に設定される。例えば、電極５０において、重複部５１の幅Ｐ１及び開口部５２の幅Ｑ１は、いずれも１μｍに設定され、電極５０が設けられる領域ＡＲ２の方向Ｄ０の幅（Ｐ１×３＋Ｑ１×２）が、５μｍとなるように設定される。
【0031】
このように電子装置１Ａの電極５０には、グラフェン３０の領域ＡＲ２内に、グラフェン３０の面３０ａに通じる開口部５２が設けられる。そして、その開口部５２を介して、グラフェン３０と重複する重複部５１が平行に並んで設けられる。
【0032】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に例示する電子装置１Ａでは、グラフェン３０の所定の領域ＡＲ１内に、グラフェン３０の面３０ａに通じる２つの開口部４２が設けられ、領域ＡＲ１を部分的に覆う３つの重複部４１が設けられる。そのため、領域ＡＲ１全体を覆う重複部が設けられる電極、即ち、領域ＡＲ１内に開口部が設けられない電極（上記図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示したような電極１４０）に比べて、領域ＡＲ１内に存在する電極４０のエッジ部の長さが増大する。具体的には、領域ＡＲ１全体を覆う重複部が設けられる電極の場合には、そのエッジ部が、方向Ｄ０に対向する２本の外縁部（領域ＡＲ１の境界部に位置する外縁部４０ｂ，４０ｃに相当）のみとなる。これに対し、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の例では、電極４０のエッジ部が、３本の重複部４１の各々の両側のエッジ部の、合計６本となる。これにより、電子装置１Ａの電極４０では、そのエッジ部の合計長さが３倍に増大する。グラフェン３０と電極４０との間を流れる電流は、電極４０のエッジ部に集中し易いため、エッジ部の長さが増大されることで、グラフェン３０と電極４０との間の実効的なコンタクト抵抗が低減される。
【0033】
同様に、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に例示する電子装置１Ａでは、グラフェン３０の所定の領域ＡＲ２内に、グラフェン３０の面３０ａに通じる２つの開口部５２が設けられ、領域ＡＲ２を部分的に覆う３つの重複部５１が設けられる。そのため、領域ＡＲ２全体を覆う重複部が設けられる電極、即ち、領域ＡＲ２内に開口部が設けられない電極（上記図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示したような電極１５０）に比べて、領域ＡＲ２内に存在する電極５０のエッジ部の長さが増大する。具体的には、領域ＡＲ２全体を覆う重複部が設けられる電極の場合には、そのエッジ部が、方向Ｄ０に対向する２本の外縁部（領域ＡＲ１の境界部に位置する外縁部５０ｂ，５０ｃに相当）のみとなる。これに対し、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の例では、電極５０のエッジ部が、３本の重複部５１の各々の両側のエッジ部の、合計６本となる。これにより、電子装置１Ａの電極５０では、そのエッジ部の合計長さが３倍に増大する。グラフェン３０と電極５０との間を流れる電流は、電極５０のエッジ部に集中し易いため、エッジ部の長さが増大されることで、グラフェン３０と電極５０との間の実効的なコンタクト抵抗が低減される。
【0034】
これにより、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗の低い電子装置１Ａが実現される。電子装置１Ａでは、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗が低くなることで、受光したグラフェン３０を通じて電極４０と電極５０との間に流れる電流の、グラフェン３０の受光に起因した比較的小さな変化を検出することが可能になる。そのため、グラフェン３０を用い、その特性を十分に活かした、比較的高感度で高性能の赤外線センサを実現することが可能になる。
【0035】
尚、上記のように、櫛歯状の電極４０及び電極５０の、電極部４０ａ群及び電極部５０ａ群を、グラフェン３０を跨ぐように設けると、グラフェン３０が電極部４０ａ群及び電極部５０ａ群で絶縁膜２０に押さえ付けられる構造となる。これにより、グラフェン３０の絶縁膜２０からの剥離が効果的に抑えられるようになる。
【0036】
但し、櫛歯状の電極４０及び電極５０の、電極部４０ａ群及び電極部５０ａ群は、必ずしもグラフェン３０を跨ぐように設けることを要しない。例えば、電極部４０ａ群及び電極部５０ａ群は、それらの先端群や根元群がグラフェン３０の領域ＡＲ１内及び領域ＡＲ２内に存在するように設けられてもよい。このようにすると、領域ＡＲ１内及び領域ＡＲ２内に存在する電極４０及び電極５０のエッジ部の長さを更に増大させることが可能になる。
【0037】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）には、３つの重複部４１（３本の電極部４０ａ）及び２つの開口部４２を有する電極４０、及び３つの重複部５１（３本の電極部５０ａ）及び２つの開口部５２を有する電極５０を用いる例を示した。更に、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）には、電極４０の重複部４１の幅Ｐ１及び開口部４２の幅Ｑ１、並びに電極５０の重複部５１の幅Ｐ１及び開口部５２の幅Ｑ１を、同じ又は同等とする例を示した。但し、これは一例であって、電極４０の重複部４１及び開口部４２の数や幅、電極５０の重複部５１及び開口部５２の数や幅は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示したようなものには限定されない。
【0038】
図４は第１の実施の形態に係る電子装置の第２の例について説明する図である。図４（Ａ）には第１の実施の形態に係る電子装置の第２の例の要部平面図を模式的に示している。図４（Ｂ）には第１の実施の形態に係る電子装置の第２の例の要部断面図を模式的に示している。尚、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のIV－IV断面模式図である。
【0039】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す電子装置１Ｂは、電極４０として、平面視で櫛歯状であって、５本の電極部４０ａを有するものを備える。電子装置１Ｂの電極４０は、グラフェン３０の所定の領域ＡＲ３内に、グラフェン３０と重複して接する５つの重複部４１、及び隣り合う重複部４１間の４つの開口部４２を有する。例えば、重複部４１の幅Ｐ１及び開口部４２の幅Ｑ１は、同じ又は同等の幅に設定される。例えば、電極４０において、重複部４１の幅Ｐ１及び開口部４２の幅Ｑ１は、いずれも１μｍに設定され、電極４０が設けられる領域ＡＲ３の方向Ｄ０の幅（Ｐ１×５＋Ｑ１×４）が、９μｍとなるように設定される。
【0040】
電子装置１Ｂは更に、電極５０として、平面視で櫛歯状であって、５本の電極部５０ａを有するものを備える。電子装置１Ｂの電極５０は、グラフェン３０の所定の領域ＡＲ４内に、グラフェン３０と重複して接する５つの重複部５１、及び隣り合う重複部５１間の４つの開口部５２を有する。例えば、重複部５１の幅Ｐ１及び開口部５２の幅Ｑ１は、同じ又は同等の幅に設定される。例えば、電極５０の重複部５１の幅Ｐ１及び開口部５２の幅Ｑ１は、電極４０の重複部４１の幅Ｐ１及び開口部４２の幅Ｑ１と同じ又は同等の幅に設定される。例えば、電極５０において、重複部５１の幅Ｐ１及び開口部５２の幅Ｑ１は、いずれも１μｍに設定され、電極５０が設けられる領域ＡＲ４の方向Ｄ０の幅（Ｐ１×５＋Ｑ１×４）が、９μｍとなるように設定される。
【0041】
電子装置１Ｂは、このような構成の電極４０及び電極５０を有する点で、第１の例として示した上記電子装置１Ａ（図３）と相違する。
電子装置１Ｂでは、グラフェン３０の所定の領域ＡＲ３内及び領域ＡＲ４内にそれぞれ、グラフェン３０の面３０ａに通じる４つの開口部４２及び４つの開口部５２が設けられ、領域ＡＲ３及び領域ＡＲ４を部分的に覆う５つの重複部４１及び５つの重複部５１が設けられる。そのため、領域ＡＲ３及び領域ＡＲ４の各々の全体を覆う重複部が設けられる電極、即ち、領域ＡＲ３内及び領域ＡＲ４内に開口部が設けられない電極に比べて、領域ＡＲ３内及び領域ＡＲ４内に存在する電極４０及び電極５０のエッジ部の長さが増大（この例では５倍に増大）する。電子装置１Ｂでは、電極４０及び電極５０の、グラフェン３０との間で電流が集中し易いエッジ部の長さが増大されることで、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間の実効的なコンタクト抵抗が低減される。
電子装置１Ｂでは、グラフェン３０の所定の領域ＡＲ３内及び領域ＡＲ４内にそれぞれ、グラフェン３０の面３０ａに通じる４つの開口部４２及び４つの開口部５２が設けられ、領域ＡＲ３及び領域ＡＲ４を部分的に覆う５つの重複部４１及び５つの重複部５１が設けられる。そのため、領域ＡＲ３及び領域ＡＲ４の各々の全体を覆う重複部が設けられる電極、即ち、領域ＡＲ３内及び領域ＡＲ４内に開口部が設けられない電極に比べて、領域ＡＲ３内及び領域ＡＲ４内に存在する電極４０及び電極５０のエッジ部の長さが増大（この例では５倍に増大）する。電子装置１Ｂでは、電極４０及び電極５０の、グラフェン３０との間で電流が集中し易いエッジ部の長さが増大されることで、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間の実効的なコンタクト抵抗が低減される。
【0042】
これにより、電子装置１Ｂでは、受光したグラフェン３０を通じて電極４０と電極５０との間に流れる電流の、グラフェン３０の受光に起因した比較的小さな変化を検出することが可能になる。そのため、グラフェン３０を用い、その特性を十分に活かした、比較的高感度で高性能の赤外線センサを実現することが可能になる。
【0043】
また、図５は第１の実施の形態に係る電子装置の第３の例について説明する図である。図５（Ａ）には第１の実施の形態に係る電子装置の第３の例の要部平面図を模式的に示している。図５（Ｂ）には第１の実施の形態に係る電子装置の第３の例の要部断面図を模式的に示している。尚、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のV－V断面模式図である。
【0044】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す電子装置１Ｃは、電極４０として、平面視で櫛歯状であって、３本の電極部４０ａを有するものを備える。電子装置１Ｃの電極４０は、グラフェン３０の所定の領域ＡＲ５内に、グラフェン３０と重複する３つの重複部４１、及び隣り合う重複部４１間の２つの開口部４２を有する。例えば、重複部４１の幅Ｐ２及び開口部４２の幅Ｑ２は、同じ又は同等の幅に設定される。重複部４１の幅Ｐ２及び開口部４２の幅Ｑ２は、上記電子装置１Ａ（図３）及び上記電子装置１Ｂ（図４）について述べた重複部４１の幅Ｐ１及び開口部４２の幅Ｑ１よりも太幅となるように設定される。例えば、電極４０において、重複部４１の幅Ｐ２及び開口部４２の幅Ｑ２は、いずれも１．５μｍに設定され、電極４０が設けられる領域ＡＲ５の方向Ｄ０の幅（Ｐ２×３＋Ｑ２×２）が、７．５μｍとなるように設定される。
【0045】
電子装置１Ｃは更に、電極５０として、平面視で櫛歯状であって、３本の電極部５０ａを有するものを備える。電子装置１Ｃの電極５０は、グラフェン３０の所定の領域ＡＲ６内に、グラフェン３０と重複する３つの重複部５１、及び隣り合う重複部５１間の２つの開口部５２を有する。例えば、重複部５１の幅Ｐ２及び開口部５２の幅Ｑ２は、同じ又は同等の幅に設定される。重複部５１の幅Ｐ２及び開口部５２の幅Ｑ２は、上記電子装置１Ａ（図３）及び上記電子装置１Ｂ（図４）について述べた重複部５１の幅Ｐ１及び開口部５２の幅Ｑ１よりも太幅となるように設定される。例えば、電極５０の重複部５１の幅Ｐ２及び開口部５２の幅Ｑ２は、電極４０の重複部４１の幅Ｐ２及び開口部４２の幅Ｑ２と同じ又は同等の幅に設定される。例えば、電極５０において、重複部５１の幅Ｐ２及び開口部５２の幅Ｑ２は、いずれも１．５μｍに設定され、電極５０が設けられる領域ＡＲ６の方向Ｄ０の幅（Ｐ２×３＋Ｑ２×２）が、７．５μｍとなるように設定される。
【0046】
【0047】
電子装置１Ｃでは、グラフェン３０の所定の領域ＡＲ５内及び領域ＡＲ６内にそれぞれ、グラフェン３０の面３０ａに通じる２つの開口部４２及び２つの開口部５２が設けられ、領域ＡＲ５及び領域ＡＲ６を部分的に覆う３つの重複部４１及び３つの重複部５１が設けられる。そのため、領域ＡＲ５及び領域ＡＲ６の各々の全体を覆う重複部が設けられる電極、即ち、領域ＡＲ５内及び領域ＡＲ６内に開口部が設けられない電極に比べて、領域ＡＲ５内及び領域ＡＲ６内に存在する電極４０及び電極５０のエッジ部の長さが増大（この例では３倍に増大）する。電子装置１Ｃでは、電極４０及び電極５０の、グラフェン３０との間で電流が集中し易いエッジ部の長さが増大されることで、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間の実効的なコンタクト抵抗が低減される。
【0048】
これにより、電子装置１Ｃでは、受光したグラフェン３０を通じて電極４０と電極５０との間に流れる電流の、グラフェン３０の受光に起因した比較的小さな変化を検出することが可能になる。そのため、グラフェン３０を用い、その特性を十分に活かした、比較的高感度で高性能の赤外線センサを実現することが可能になる。
【0049】
ここで、コンタクト抵抗の測定について述べる。
図６はコンタクト抵抗の測定方法の一例について説明する図である。図６（Ａ）にはコンタクト抵抗測定に用いられるＴＥＧ（Test Element Group）の一例の要部平面図を模式的に示している。図６（Ｂ）には図６（Ａ）のＴＥＧを用いて得られる測定結果の一例を模式的に示している。
図６はコンタクト抵抗の測定方法の一例について説明する図である。図６（Ａ）にはコンタクト抵抗測定に用いられるＴＥＧ（Test Element Group）の一例の要部平面図を模式的に示している。図６（Ｂ）には図６（Ａ）のＴＥＧを用いて得られる測定結果の一例を模式的に示している。
【0050】
コンタクト抵抗は、例えば、ＴＬＭ（Transfer Length Method）によって測定することができる。ＴＬＭによるコンタクト抵抗測定には、例えば、図６（Ａ）に示すようなＴＥＧ２００が用いられる。ＴＥＧ２００は、所定の基板２１０上、例えば、上記のようなＳｉ等の基板の上にＳｉＯ等の絶縁膜が設けられたものの、その絶縁膜上に設けられたグラフェン２３０を有する。グラフェン２３０の、対向するエッジ部にそれぞれ、電極２４０及び電極２５０が設けられる。電極２４０及び電極２５０には、定電流源２６０が接続される。電極２４０と電極２５０との間には、グラフェン２３０を跨ぎ、グラフェン２３０と部分的に重複して接するように、複数の端子、ここでは一例として５つの端子２７０，２７１，２７２，２７３，２７４が、電極２５０側からこの順に、設けられる。これら５つの端子２７０，２７１，２７２，２７３，２７４は、グラフェン２３０と重複する部位の幅が同じ又は同等となるように設けられる。端子２７０，２７１，２７２，２７３，２７４は、端子２７０と端子２７１との間の距離Ｌ１が最も小さく、次いで、端子２７１と端子２７２との間の距離Ｌ２、端子２７２と端子２７３との間の距離Ｌ３の順に大きくなり、端子２７３と端子２７４との間の距離Ｌ４が最も大きくなるように、設けられる。
【0051】
今、端子２７０，２７１，２７２，２７３，２７４の各々とグラフェン２３０との間のコンタクト抵抗をＲとする。端子２７０と端子２７１との間のグラフェン２３０の抵抗をｒ１、端子２７１と端子２７２との間のグラフェン２３０の抵抗をｒ２、端子２７２と端子２７３との間のグラフェン２３０の抵抗をｒ３、端子２７３と端子２７４との間のグラフェン２３０の抵抗をｒ４とする。更に、定電流源２６０から電極２４０に対して電流Ｉａを入力した時の、端子２７０の電位をＶ０、端子２７１の電位をＶ１、端子２７２の電位をＶ２、端子２７３の電位をＶ３、端子２７４の電位をＶ４とする。
【0052】
この時、端子２７０と端子２７１との間の抵抗Ｒ１、端子２７１と端子２７２との間の抵抗Ｒ２、端子２７２と端子２７３との間の抵抗Ｒ３、端子２７３と端子２７４との間の抵抗Ｒ４は、それぞれ次のような式（１）、式（２）、式（３）、式（４）を用いて求めることができる。
【0053】
Ｒ１＝Ｒ×２＋ｒ１＝（Ｖ１－Ｖ０）／Ｉａ・・・（１）
Ｒ２＝Ｒ×２＋ｒ２＝（Ｖ２－Ｖ１）／Ｉａ・・・（２）
Ｒ３＝Ｒ×２＋ｒ３＝（Ｖ３－Ｖ２）／Ｉａ・・・（３）
Ｒ４＝Ｒ×２＋ｒ４＝（Ｖ４－Ｖ３）／Ｉａ・・・（４）
式（１），（２），（３），（４）からそれぞれ求められる抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４と、端子２７０，２７１，２７２，２７３，２７４の各々の間の距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４との関係をグラフ化すると、図６（Ｂ）に示すような関係が得られる。尚、図６（Ｂ）において、横軸は距離［μｍ］を表し、縦軸は抵抗［Ω］を表している。図６（Ｂ）に示すような関係において、切片の抵抗の値、即ち、距離が０の時の抵抗の値が、端子２７０，２７１，２７２，２７３，２７４における隣り合う端子対のコンタクト抵抗Ｒの合計、即ち、Ｒ×２に相当する。従って、この切片の抵抗の値Ｒ×２の１／２の値を、端子２７０，２７１，２７２，２７３，２７４における一端子とグラフェン２３０との間のコンタクト抵抗Ｒとして求めることができる。
Ｒ２＝Ｒ×２＋ｒ２＝（Ｖ２－Ｖ１）／Ｉａ・・・（２）
Ｒ３＝Ｒ×２＋ｒ３＝（Ｖ３－Ｖ２）／Ｉａ・・・（３）
Ｒ４＝Ｒ×２＋ｒ４＝（Ｖ４－Ｖ３）／Ｉａ・・・（４）
式（１），（２），（３），（４）からそれぞれ求められる抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４と、端子２７０，２７１，２７２，２７３，２７４の各々の間の距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４との関係をグラフ化すると、図６（Ｂ）に示すような関係が得られる。尚、図６（Ｂ）において、横軸は距離［μｍ］を表し、縦軸は抵抗［Ω］を表している。図６（Ｂ）に示すような関係において、切片の抵抗の値、即ち、距離が０の時の抵抗の値が、端子２７０，２７１，２７２，２７３，２７４における隣り合う端子対のコンタクト抵抗Ｒの合計、即ち、Ｒ×２に相当する。従って、この切片の抵抗の値Ｒ×２の１／２の値を、端子２７０，２７１，２７２，２７３，２７４における一端子とグラフェン２３０との間のコンタクト抵抗Ｒとして求めることができる。
【0054】
図７は第１の実施の形態に係る電子装置のグラフェンと電極との間のコンタクト抵抗測定の一例について説明する図である。図７には第１の実施の形態に係る電子装置のグラフェンと電極との間のコンタクト抵抗測定に用いられるＴＥＧの一例の要部平面図を模式的に示している。
【0055】
例えば、第１の例として述べた上記電子装置１Ａ（図３）のグラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗測定には、図７に示すようなＴＥＧ２００Ａを用いることができる。ＴＥＧ２００Ａには、定電流源２６０に接続される電極２４０と電極２５０との間のグラフェン２３０を跨ぐ端子群として、５つの端子２７０Ａ，２７１Ａ，２７２Ａ，２７３Ａ，２７４Ａが設けられる。端子２７０Ａ，２７１Ａ，２７２Ａ，２７３Ａ，２７４Ａにはそれぞれ、上記重複部４１に対応する３つの重複部２８１Ａ、及び隣り合う上記重複部４１間の開口部４２に対応する２つの開口部２８２Ａが設けられる。
【0056】
このようなＴＥＧ２００Ａが用いられ、上記図６で述べた例に従い、端子２７０Ａ，２７１Ａ，２７２Ａ，２７３Ａ，２７４Ａにおける一端子とグラフェン２３０との間のコンタクト抵抗が求められる。即ち、まず、定電流源２６０から電極２４０に対して所定の電流を入力した時の端子２７０Ａ，２７１Ａ，２７２Ａ，２７３Ａ，２７４Ａの各々の電位を求める。そして、式（１）～（４）から求められる抵抗と、端子２７０Ａ，２７１Ａ，２７２Ａ，２７３Ａ，２７４Ａの各々の間の距離との関係をグラフ化し、その切片の抵抗の値（距離０の時の抵抗の値）の１／２の値を、コンタクト抵抗として求める。
【0057】
続いて、上記電子装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃについて行ったシミュレーションについて述べる。
図８はシミュレーションに用いたモデルの例について説明する図である。図８（Ａ）には上記図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示した電子装置１Ａのモデルを示している。図８（Ｂ）には上記図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した電子装置１Ｂのモデルを示している。図８（Ｃ）には上記図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示した電子装置１Ｃのモデルを示している。図８（Ｄ）には比較のため、上記図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示した電子装置１００のモデルを示している。
図８はシミュレーションに用いたモデルの例について説明する図である。図８（Ａ）には上記図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示した電子装置１Ａのモデルを示している。図８（Ｂ）には上記図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した電子装置１Ｂのモデルを示している。図８（Ｃ）には上記図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示した電子装置１Ｃのモデルを示している。図８（Ｄ）には比較のため、上記図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示した電子装置１００のモデルを示している。
【0058】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）はそれぞれ、電子装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃの電極４０又は電極５０とグラフェン３０との接続部のモデル（モデルＡ，Ｂ，Ｃ）である。図８（Ｄ）は、電子装置１００の電極１４０又は電極１５０とグラフェン１３０との接続部のモデル（モデルＤ）である。ここでは説明の便宜上、モデルＡ，Ｂ，Ｃをそれぞれ、電子装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃのグラフェン３０と、電極４０及び電極５０のうちの一方の電極４０との接続部のモデルとする。モデルＤを、電子装置１００のグラフェン１３０と、電極１４０及び電極１５０のうちの一方の電極１４０との接続部のモデルとする。図８（Ａ）～図８（Ｄ）のようなモデルＡ～Ｄについて、ＳＰＩＣＥ（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）を用いたシミュレーションを行った。
【0059】
モデルＡについて、電子装置１Ａのグラフェン３０の幅Ｗａは４μｍとし、電極４０のグラフェン３０との重複部４１の幅Ｐ１は１μｍ、重複部４１間の開口部４２の幅Ｑ１は１μｍとした。電極４０の重複部４１及び開口部４２が設けられる領域ＡＲ１の面積は２０μｍ２（４μｍ〔Ｗａ〕×５μｍ〔Ｐ１×３＋Ｑ１×２〕）とした。
【0060】
モデルＢについて、電子装置１Ｂのグラフェン３０の幅Ｗａは４μｍとし、電極４０のグラフェン３０との重複部４１の幅Ｐ１は１μｍ、重複部４１間の開口部４２の幅Ｑ１は１μｍとした。電極４０の重複部４１及び開口部４２が設けられる領域ＡＲ３の面積は３６μｍ２（４μｍ〔Ｗａ〕×９μｍ〔Ｐ１×５＋Ｑ１×４〕）とした。
【0061】
モデルＣについて、電子装置１Ｃのグラフェン３０の幅Ｗａは４μｍとし、電極４０のグラフェン３０との重複部４１の幅Ｐ２は１．５μｍ、重複部４１間の開口部４２の幅Ｑ２は１．５μｍとした。電極４０の重複部４１及び開口部４２が設けられる領域ＡＲ５の面積は３０μｍ２（４μｍ〔Ｗａ〕×７．５μｍ〔Ｐ２×３＋Ｑ２×２〕）とした。
【0062】
モデルＤについて、電子装置１００のグラフェン１３０の幅Ｗａは４μｍとし、電極１４０が重複する領域ＡＲ１０１の長さＬａは１０μｍとした。領域ＡＲ１０１の面積は４０μｍ２（４μｍ〔Ｗａ〕×１０μｍ〔Ｌａ〕）とした。
【0063】
モデルＡ～Ｄについて、グラフェン３０，１３０と接続する電極４０，１４０は、厚さ１０ｎｍのＴｉと厚さ５０ｎｍのＡｕとの積層体とした。電極４０，１４０の抵抗率として１．１Ω・μｍを用い、グラフェン３０，１３０の抵抗率として４５０Ω・μｍを用い、電極４０，１４０とグラフェン１３０，３０との接触抵抗率として１１０Ω・μｍ２を用いた。
【0064】
上記物性値を用い、電子装置１ＡのモデルＡについて、電極４０の重複部４１の抵抗Ｒｅ１＝０．２７５Ω（＝１．１Ω・μｍ／４μｍ〔Ｗａ〕）、グラフェン３０の抵抗Ｒｇ１＝１１２．５Ω（＝４５０Ω・μｍ／４μｍ〔Ｗａ〕）に設定した。更に、重複部４１とグラフェン３０との間のコンタクト抵抗Ｒ＝２７．５Ω（＝１１０Ω・μｍ２／４μｍ〔Ｗａ〕／１μｍ〔Ｐ１〕）に設定した。
【0065】
上記物性値を用い、電子装置１ＢのモデルＢについて、電極４０の重複部４１の抵抗Ｒｅ１＝０．２７５Ω（＝１．１Ω・μｍ／４μｍ〔Ｗａ〕）、グラフェン３０の抵抗Ｒｇ１＝１１２．５Ω（＝４５０Ω・μｍ／４μｍ〔Ｗａ〕）に設定した。更に、重複部４１とグラフェン３０との間のコンタクト抵抗Ｒ＝２７．５Ω（＝１１０Ω・μｍ２／４μｍ〔Ｗａ〕／１μｍ〔Ｐ１〕）に設定した。
【0066】
上記物性値を用い、電子装置１ＣのモデルＣについて、電極４０の重複部４１の抵抗Ｒｅ２＝０．４１２５Ω（＝１．１Ω・μｍ×１．５〔Ｐ２〕／４μｍ〔Ｗａ〕）、グラフェン３０の抵抗Ｒｇ２＝１６８．７５Ω（＝４５０Ω・μｍ×１．５〔Ｐ２，Ｑ２〕／４μｍ〔Ｗａ〕）に設定した。更に、重複部４１とグラフェン３０との間のコンタクト抵抗Ｒ＝２７．５Ω（＝１１０Ω・μｍ２×１．５〔Ｐ２〕／４μｍ〔Ｗａ〕／１．５μｍ〔Ｐ２〕）に設定した。
【0067】
上記物性値を用い、電子装置１００のモデルＤについて、電極１４０の抵抗Ｒｅ１＝０．２７５Ω（＝１．１Ω・μｍ／４μｍ〔Ｗａ〕）、グラフェン１３０の抵抗Ｒｇ１＝１１２．５Ω（＝４５０Ω・μｍ／４μｍ〔Ｗａ〕）に設定した。更に、電極１４０とグラフェン１３０との間のコンタクト抵抗Ｒ＝２７．５Ω（＝１１０Ω・μｍ２／４μｍ〔Ｗａ〕／１μｍ〔Ｌａ／１０〕）に設定した。
【0068】
更に、グラフェン３０，１３０について、領域ＡＲ１，ＡＲ３，ＡＲ５，ＡＲ１０１外（電極４０，１４０との接続部外）の抵抗Ｒｇａ＝２２５Ω、Ｒｇｂ＝４５０Ωに設定した。
【0069】
尚、電極５０，１５０とグラフェン３０，１３０との接続部についても、上記のようなモデルＡ～Ｄと同様のモデルが設定可能である。
モデルＡ～Ｄに対し、電流源３００を用い、電極４０，１４０からグラフェン３０，１３０に約２．１ｍＡの電流を流した際のシミュレーションの結果を表１に示す。
モデルＡ～Ｄに対し、電流源３００を用い、電極４０，１４０からグラフェン３０，１３０に約２．１ｍＡの電流を流した際のシミュレーションの結果を表１に示す。
【0070】
【表1】
【0071】
表１には、モデルＡ～Ｄの総電流［ｍＡ］、総抵抗［Ω］、及び総抵抗から電極間抵抗（Ｒｇｂ＝４５０Ω）を除外した抵抗［Ω］（電４０，１４０とグラフェン３０，１３０との間のコンタクト抵抗）を示している。表１には更に、モデルＡ～Ｄの接続占有面積［μｍ２］（領域ＡＲ１，ＡＲ３，ＡＲ５，ＡＲ１０１の面積）、及び単位面積抵抗率［Ω・μｍ２］（総抵抗から電極間抵抗を除外した抵抗×接続占有面積）を示している。
【0072】
表１より、グラフェン１３０に通じる開口部を設けない電極１４０を備える電子装置１００のモデルＤでは、単位面積抵抗率が１０１２Ω・μｍ２であった。これに対し、グラフェン３０に通じる開口部４２を設けた電極４０を備える電子装置１Ａ，１Ｂ，１ＣのモデルＡ，Ｂ，Ｃでは、単位面積抵抗率がそれぞれ４６０Ω・μｍ２、８２８Ω・μｍ２、７３２Ω・μｍ２であり、いずれの単位面積抵抗率も、モデルＤの単位面積抵抗率よりも小さくなった。
【0073】
モデルＡ，Ｂ，Ｃ（電子装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）では、グラフェン３０と電極４０との間の接続占有面積が、モデルＤ（電子装置１００）のグラフェン１３０と電極１４０との間の接続占有面積よりも小さくなる。しかし、総抵抗から電極間抵抗を除外した抵抗は、モデルＡ，Ｂ，Ｃの方が、モデルＤよりも小さくなる。そのため、モデルＡ，Ｂ，Ｃの単位面積抵抗率は、モデルＤの単位面積抵抗率よりも小さくなる。
【0074】
表１のようなシミュレーションの結果から、電子装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃでは、電極４０に重複部４１と共に開口部４２が設けられることで、グラフェン３０と電極４０との間の比較的低いコンタクト抵抗が実現されることが確認された。尚、ここでは説明の便宜上、電子装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃの一方の電極４０とグラフェン３０との接続部を例にしたが、他方の電極５０とグラフェン３０との接続部についても同様のことが言える。
【0075】
【0076】
図９～図１３は第１の実施の形態に係る電子装置の形成方法の一例について説明する図である。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）、並びに図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）にはそれぞれ、第１の実施の形態に係る電子装置形成の各工程の一例を模式的に示している。図９（Ａ）にはグラフェン準備工程の一例の要部平面図を模式的に示し、図９（Ｂ）には図９（Ａ）のIX－IX断面図を模式的に示している。図１０（Ａ）にはレジスト形成工程の一例の要部平面図を模式的に示し、図１０（Ｂ）には図１０（Ａ）のX－X断面図を模式的に示している。図１１（Ａ）には電極材料堆積工程の一例の要部平面図を模式的に示し、図１１（Ｂ）には図１１（Ａ）のXI－XI断面図を模式的に示している。図１２（Ａ）にはリフトオフ工程の一例の要部平面図を模式的に示し、図１２（Ｂ）には図１２（Ａ）のXII－XII断面図を模式的に示している。図１３（Ａ）には保護膜形成工程の一例の要部平面図を模式的に示し、図１３（Ｂ）には図１３（Ａ）のXIII－XIII断面図を模式的に示している。
【0077】
まず、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、基板１０の面１０ａに設けられた絶縁膜２０の面２０ａに、グラフェン３０が準備される。例えば、Ｓｉの基板１０の表面を熱酸化することで形成されるＳｉＯの絶縁膜２０の上に、所定の幅及び長さのグラフェン３０が設けられる。グラフェン３０は、エチレン等の炭化水素を用いて形成されるグラフェンや、縮合多環系芳香族炭化水素を用いて合成されるグラフェンの、単層、数層又は多層を、絶縁膜２０の上に転写することで、設けられる。グラフェン３０は、予め所定の幅及び長さとされたグラフェンが絶縁膜２０の上に転写されたものであってもよいし、絶縁膜２０の上に転写されたグラフェンをエッチング等によりパターニングして所定の幅及び長さとしたものであってもよい。
【0078】
グラフェン３０の準備後、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、絶縁膜２０及びグラフェン３０の上に、電極４０及び電極５０を形成する領域に開口部４００ａを有するレジスト４００が形成される。レジスト４００の開口部４００ａは、絶縁膜２０の上の部位と、グラフェン３０を跨ぐ複数本（この例では３本）の櫛歯の部位とを含む。絶縁膜２０の一部、及びグラフェン３０の一部が、レジスト４００の開口部４００ａから露出する。
【0079】
レジスト４００の形成後、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、レジスト４００の開口部４００ａから露出する絶縁膜２０及びグラフェン３０、並びにレジスト４００の上面に、電極４０及び電極５０に用いられる電極材料４１０が堆積される。電極材料４１０は、蒸着法、スパッタ法等を用いて堆積される。電極材料４１０としては、例えば、Ａｕ、又はＴｉ／Ａｕ積層体等が堆積される。
【0080】
電極材料４１０の堆積後、レジスト４００がその上面に堆積された電極材料４１０と共にリフトオフされる。これにより、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すような、グラフェン３０と重複する重複部４１及びグラフェン３０に通じる開口部４２を有する電極４０、並びにグラフェン３０と重複する重複部５１及びグラフェン３０に通じる開口部５２を有する電極５０が形成される。
【0081】
図９（Ａ）及び図９（Ｂ）、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）、並びに図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すような工程により、電子装置１Ａが形成される。このようにして形成される電子装置１Ａの上には更に、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、ＡｌＯ等の保護膜６０が設けられてもよい。例えば、リフトオフによる電極４０及び電極５０の形成後、原子層堆積（Atomic Layer Deposition；ＡＬＤ）法、スパッタ法等を用いて、絶縁膜２０、グラフェン３０、電極４０及び電極５０を覆うように、ＡｌＯ等の保護膜６０が形成される。このように保護膜６０を形成し、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すような電子装置１Ａを形成してもよい。
【0082】
ここでは、電極４０及び電極５０を同時に形成する例を示したが、電極４０及び電極５０を別々に形成することもできる。その場合は、例えば、まず、電極４０及び電極５０のうちの一方を形成する領域に開口部４００ａを有するレジスト４００を形成し（図１０）、電極材料４１０の堆積（図１１）、レジスト４００等のリフトオフ（図１２）を行う。次いで、電極４０及び電極５０のうちの他方を形成する領域に開口部４００ａを有するレジスト４００を形成し（図１０）、電極材料４１０の堆積（図１１）、レジスト４００等のリフトオフ（図１２）を行う。このようにして電極４０及び電極５０を別々に形成してもよい。電極４０及び電極５０を別々に形成する場合には、電極４０及び電極５０に、互いに同種の電極材料４１０を用いることができるほか、互いに異種の電極材料４１０を用いることもできる。これにより、電極４０及び電極５０に互いに同種の金属が用いられた電子装置１Ａを得ることができるほか、電極４０及び電極５０に互いに異種の金属が用いられた電子装置１Ａを得ることもできる。
【0083】
また、ここでは、電子装置１Ａの形成を例にしたが、電子装置１Ｂ，１Ｃについても、レジスト４００の開口部４００ａのパターン（図１０）を変更することで、同様の手順で形成することが可能である。また、電子装置１Ｂ，１Ｃについても、電極４０及び電極５０を別々に形成することが可能である。
【0084】
尚、以上の説明では、電極４０及び電極５０として対称形のものを用いる例を示したが、非対称形のものを用いることもできる。例えば、電極４０及び電極５０のうち一方には、電子装置１Ａで述べたような３本の櫛歯部位を有するものを用い、他方には、電子装置１Ｂで述べたような５本の櫛歯部位を有するものや、電子装置１Ｃで述べたような太幅の櫛歯部位を有するものを用いることができる。電極４０及び電極５０のうち一方には、電子装置１Ｂで述べたような５本の櫛歯部位を有するものを用い、他方には、電子装置１Ｃで述べたような太幅の櫛歯部位を有するものを用いることもできる。
【0085】
また、電極４０には、複数の櫛歯部位（重複部４１）の間隔が異なるもの（開口部４２の幅が異なるもの）が用いられてもよく、電極５０には、複数の櫛歯部位（重複部５１）の間隔が異なるもの（開口部５２の幅が異なるもの）が用いられてもよい。
【0086】
また、以上の説明では、電子装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃの電極４０及び電極５０にそれぞれ、グラフェン３０に通じる複数の開口部４２及び複数の開口部５２を設ける例を示したが、複数に限らず、１つの開口部４２及び１つの開口部５２を設けることもできる。このような構成でも、開口部４２及び開口部５２を設けない場合に比べて、グラフェン３０との接続部における電極４０及び電極５０のエッジ部の長さを増大させ、実効的なコンタクト抵抗を低減させることが可能である。
【0087】
［第２の実施の形態］
図１４は第２の実施の形態に係る電子装置の第１の例について説明する図である。図１４（Ａ）には第２の実施の形態に係る電子装置の第１の例の要部平面図を模式的に示している。図１４（Ｂ）には第２の実施の形態に係る電子装置の第１の例の要部断面図を模式的に示している。尚、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のXIV－XIV断面模式図である。
図１４は第２の実施の形態に係る電子装置の第１の例について説明する図である。図１４（Ａ）には第２の実施の形態に係る電子装置の第１の例の要部平面図を模式的に示している。図１４（Ｂ）には第２の実施の形態に係る電子装置の第１の例の要部断面図を模式的に示している。尚、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のXIV－XIV断面模式図である。
【0088】
図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示す電子装置１Ｅは、電極４０の開口部４２及び電極５０の開口部５２として、平面視で円形状の孔が複数設けられている点で、上記第１の実施の形態で述べた電子装置１Ａ（図３）、電子装置１Ｂ（図４）及び電子装置１Ｃ（図５）と相違する。
【0089】
電子装置１Ｅでは、電極４０の開口部４２及び電極５０の開口部５２として、グラフェン３０の面３０ａに通じる平面円形状の孔が、千鳥配置で複数設けられ、グラフェン３０を部分的に覆う重複部４１及び重複部５１が、平面円形状の複数の孔の周りに設けられる。これにより、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との接続部に存在する、電極４０及び電極５０のエッジ部の長さが増大する。グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間を流れる電流は、電極４０及び電極５０のエッジ部に集中し易いため、エッジ部の長さが増大されることで、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間の実効的なコンタクト抵抗が低減される。
【0090】
従って、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗の低い電子装置１Ｅが実現される。電子装置１Ｅでは、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗が低くなることで、受光したグラフェン３０を通じて電極４０と電極５０との間に流れる電流の、グラフェン３０の受光に起因した比較的小さな変化を検出することが可能になる。そのため、グラフェン３０を用い、その特性を十分に活かした、比較的高感度で高性能の赤外線センサを実現することが可能になる。
【0091】
また、図１５は第２の実施の形態に係る電子装置の第２の例について説明する図である。図１５（Ａ）には第２の実施の形態に係る電子装置の第２の例の要部平面図を模式的に示している。図１５（Ｂ）には第２の実施の形態に係る電子装置の第２の例の要部断面図を模式的に示している。尚、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のXV－XV断面模式図である。
【0092】
図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示す電子装置１Ｆは、電極４０の開口部４２及び電極５０の開口部５２として、平面視で矩形状の孔が複数設けられている点で、上記第１の実施の形態で述べた電子装置１Ａ（図３）、電子装置１Ｂ（図４）及び電子装置１Ｃ（図５）と相違する。
【0093】
電子装置１Ｆでは、電極４０の開口部４２及び電極５０の開口部５２として、グラフェン３０の面３０ａに通じる平面矩形状の孔が、千鳥配置で複数設けられ、グラフェン３０を部分的に覆う重複部４１及び重複部５１が、平面矩形状の複数の孔の周りに設けられる。これにより、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との接続部に存在する、電極４０及び電極５０のエッジ部の長さが増大する。グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間を流れる電流は、電極４０及び電極５０のエッジ部に集中し易いため、エッジ部の長さが増大されることで、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間の実効的なコンタクト抵抗が低減される。
【0094】
従って、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗の低い電子装置１Ｆが実現される。電子装置１Ｆでは、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗が低くなることで、受光したグラフェン３０を通じて電極４０と電極５０との間に流れる電流の、グラフェン３０の受光に起因した比較的小さな変化を検出することが可能になる。そのため、グラフェン３０を用い、その特性を十分に活かした、比較的高感度で高性能の赤外線センサを実現することが可能になる。
【0095】
ここで、図１６は第２の実施の形態に係る電子装置のグラフェンと電極との間のコンタクト抵抗測定の一例について説明する図である。図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）にはそれぞれ、第２の実施の形態に係る電子装置のグラフェンと電極との間のコンタクト抵抗測定に用いられるＴＥＧの一例の要部平面図を模式的に示している。
【0096】
電子装置１Ｅのグラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗は、例えば、上記のようなＴＬＭにより、図１６（Ａ）に示すようなＴＥＧ２００Ｅを用いて測定することができる。
【0097】
ＴＥＧ２００Ｅには、定電流源に接続される電極２４０と電極２５０との間のグラフェン２３０を跨ぐ端子群として、５つの端子２７０Ｅ，２７１Ｅ，２７２Ｅ，２７３Ｅ，２７４Ｅが設けられる。端子２７０Ｅ，２７１Ｅ，２７２Ｅ，２７３Ｅ，２７４Ｅにはそれぞれ、平面円形状の孔である開口部２８２Ｅ、及びその周りの重複部２８１Ｅが設けられる。このようなＴＥＧ２００Ｅが用いられ、上記図６及び図７で述べた例に従い、端子２７０Ｅ，２７１Ｅ，２７２Ｅ，２７３Ｅ，２７４Ｅにおける一端子とグラフェン２３０との間のコンタクト抵抗が求められる。
【0098】
このような手法により、電子装置１Ｅのグラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗を求めることができる。
また、電子装置１Ｆのグラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗は、例えば、上記のようなＴＬＭにより、図１６（Ｂ）に示すようなＴＥＧ２００Ｆを用いて測定することができる。
また、電子装置１Ｆのグラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗は、例えば、上記のようなＴＬＭにより、図１６（Ｂ）に示すようなＴＥＧ２００Ｆを用いて測定することができる。
【0099】
ＴＥＧ２００Ｆには、定電流源に接続される電極２４０と電極２５０との間のグラフェン２３０を跨ぐ端子群として、５つの端子２７０Ｆ，２７１Ｆ，２７２Ｆ，２７３Ｆ，２７４Ｆが設けられる。端子２７０Ｆ，２７１Ｆ，２７２Ｆ，２７３Ｆ，２７４Ｆにはそれぞれ、平面矩形状の孔である開口部２８２Ｆ、及びその周りの重複部２８１Ｆが設けられる。このようなＴＥＧ２００Ｆが用いられ、上記図６及び図７で述べた例に従い、端子２７０Ｆ，２７１Ｆ，２７２Ｆ，２７３Ｆ，２７４Ｆにおける一端子とグラフェン２３０との間のコンタクト抵抗が求められる。
【0100】
このような手法により、電子装置１Ｆのグラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗を求めることができる。
尚、ここでは、電子装置１Ｅ，１Ｆの電極４０及び電極５０にそれぞれ、グラフェン３０に通じる複数の開口部４２及び複数の開口部５２を千鳥配置で設ける例を示したが、電極４０の開口部４２の配置、電極５０の開口部５２の配置は、この例に限定されるものではない。また、電極４０には、平面サイズの異なる複数の開口部４２が設けられてもよく、電極５０には、平面サイズの異なる複数の開口部５２が設けられてもよい。
尚、ここでは、電子装置１Ｅ，１Ｆの電極４０及び電極５０にそれぞれ、グラフェン３０に通じる複数の開口部４２及び複数の開口部５２を千鳥配置で設ける例を示したが、電極４０の開口部４２の配置、電極５０の開口部５２の配置は、この例に限定されるものではない。また、電極４０には、平面サイズの異なる複数の開口部４２が設けられてもよく、電極５０には、平面サイズの異なる複数の開口部５２が設けられてもよい。
【0101】
また、ここでは、電子装置１Ｅ，１Ｆの電極４０及び電極５０にそれぞれ、グラフェン３０に通じる複数の開口部４２及び複数の開口部５２を設ける例を示したが、複数に限らず、１つの開口部４２及び１つの開口部５２を設けることもできる。このような構成でも、開口部４２及び開口部５２を設けない場合に比べて、グラフェン３０との接続部における電極４０及び電極５０のエッジ部の長さを増大させ、実効的なコンタクト抵抗を低減させることが可能である。
【0102】
以上、第１及び第２の実施の形態について説明した。以上の説明では、赤外線センサとして機能する電子装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｆ等について、グラフェン３０と接続される電極４０及び電極５０に、開口部４２及び開口部５２並びに重複部４１及び重複部５１を設ける手法を用いる例を示した。このほか、当該手法は、グラフェンと電極との接続部を備えるＦＥＴやＳＢＤ等、他の電子装置にも同様に適用することができる。
【0103】
［第３の実施の形態］
ここでは、グラフェンと接続される電極に開口部及び重複部を設ける手法をＦＥＴに適用する例を、第３の実施の形態として説明する。
ここでは、グラフェンと接続される電極に開口部及び重複部を設ける手法をＦＥＴに適用する例を、第３の実施の形態として説明する。
【0104】
図１７は第３の実施の形態に係る電子装置の第１の例について説明する図である。図１７（Ａ）には第３の実施の形態に係る電子装置の第１の例の要部平面図を模式的に示している。図１７（Ｂ）には第３の実施の形態に係る電子装置の第１の例の要部断面図を模式的に示している。尚、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）のXVII－XVII断面模式図である。
【0105】
図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示す電子装置１Ｇは、ＦＥＴとして機能する電子装置の第１の例である。電子装置１Ｇは、電極４０と電極５０との間のグラフェン３０の面３０ａに、ゲート絶縁膜７０を介してゲート電極８０が設けられる構成を有する点で、上記第１の実施の形態で述べた電子装置１Ａ（図３）等と相違する。
【0106】
電子装置１Ｇでは、基板１０上に絶縁膜２０が設けられ、絶縁膜２０上にグラフェン３０が設けられ、絶縁膜２０上及びグラフェン３０上に、開口部４２及び重複部４１を有する電極４０、並びに開口部５２及び重複部５１を有する電極５０が設けられる。電子装置１Ｇにおいて、電極４０は、ＦＥＴのドレイン電極（又はソース電極）として用いられ、電極５０は、ＦＥＴのソース電極（又はドレイン電極）として用いられる。ゲート電極８０は、電極４０と電極５０との間のグラフェン３０上に、電極４０及び電極５０から離間され、ゲート絶縁膜７０を介して設けられる。ゲート電極８０には、各種導体材料、例えば、金属が用いられる。ゲート絶縁膜７０には、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＡｌＯ等の各種絶縁材料が用いられる。ゲート絶縁膜７０として、基板１０上の絶縁膜２０、グラフェン３０、電極４０及び電極５０を覆う保護膜（上記図１３で述べた保護膜６０等）の一部が利用されてもよい。
【0107】
電子装置１Ｇでは、電極４０と電極５０との間のグラフェン３０が、電荷キャリアのチャネルとして用いられる。電子装置１Ｇの動作時には、電極４０と電極５０との間に所定のバイアスが印加され、ゲート電極８０の電位が制御されることで、グラフェン３０を用いたチャネルのオン、オフの状態が制御される。
【0108】
また、図１８は第３の実施の形態に係る電子装置の第２の例について説明する図である。図１８（Ａ）には第３の実施の形態に係る電子装置の第２の例の要部平面図を模式的に示している。図１８（Ｂ）には第３の実施の形態に係る電子装置の第２の例の要部断面図を模式的に示している。尚、図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）のXVIII－XVIII断面模式図である。
【0109】
図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示す電子装置１Ｈは、ＦＥＴとして機能する電子装置の第２の例である。電子装置１Ｈは、導電性の基板１０Ｈが用いられた構成を有する点で、上記第１の実施の形態で述べた電子装置１Ａ（図３）等と相違する。
【0110】
電子装置１Ｈの基板１０Ｈには、導電性を有する基板が用いられ、例えば、所定の導電型の不純物元素を添加したＳｉ基板等の半導体基板が用いられる。電子装置１Ｈでは、導電性の基板１０Ｈ上に絶縁膜２０が設けられ、絶縁膜２０上にグラフェン３０が設けられ、絶縁膜２０上及びグラフェン３０上に、開口部４２及び重複部４１を有する電極４０、並びに開口部５２及び重複部５１を有する電極５０が設けられる。電子装置１Ｈにおいて、電極４０は、ＦＥＴのドレイン電極（又はソース電極）として用いられ、電極５０は、ＦＥＴのソース電極（又はドレイン電極）として用いられる。
【0111】
電子装置１Ｈでは、電極４０と電極５０との間のグラフェン３０が、電荷キャリアのチャネルとして用いられる。電子装置１Ｈでは、導電性の基板１０Ｈが、ゲート電極として用いられる。電子装置１Ｈの動作時には、電極４０と電極５０との間に所定のバイアスが印加され、ゲート電極として用いられる導電性の基板１０Ｈの電位が制御されることで、グラフェン３０を用いたチャネルのオン、オフの状態が制御される。
【0112】
電子装置１Ｇ（図１７）及び電子装置１Ｈ（図１８）では、ＦＥＴのドレイン電極及びソース電極として、開口部４２及び重複部４１を有する電極４０、並びに開口部５２及び重複部５１を有する電極５０が、グラフェン３０と接続される。これにより、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との接続部に存在する、電極４０及び電極５０のエッジ部の長さが増大する。グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間を流れる電流は、電極４０及び電極５０のエッジ部に集中し易いため、エッジ部の長さが増大されることで、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間の実効的なコンタクト抵抗が低減される。
【0113】
従って、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗の低い電子装置１Ｇ，１Ｈが実現される。電子装置１Ｇ，１Ｈでは、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗が低くなることで、グラフェン３０の特性を十分に活かした、高速且つ高出力の、高性能のＦＥＴを実現することが可能になる。
【0114】
尚、電子装置１Ｇ，１Ｈにおいて、その電極４０及び電極５０には、上記第１の実施の形態で述べた電子装置１Ｂ（図４）や電子装置１Ｃ（図５）に用いたような形状の電極４０及び電極５０を用いることもできる。このほか、電子装置１Ｇ，１Ｈにおいて、その電極４０及び電極５０には、上記第２の実施の形態で述べた電子装置１Ｅ（図１４）や電子装置１Ｆ（図１５）に用いたような形状の電極４０及び電極５０を用いることもできる。また、電子装置１Ｇ，１Ｈにおいて、その電極４０及び電極５０には、対称形のものに限らず、非対称形のもの、或いは異なる開口部形状を有するものを用いることもできる。
【0115】
電子装置１Ｇ，１Ｈにおいて、電極４０及び電極５０には、複数の開口部４２及び複数の開口部５２に限らず、グラフェン３０に通じる少なくとも１つの開口部４２及び少なくとも１つの開口部５２を設けることができる。また、電子装置１Ｇ，１Ｈにおいて、電極４０及び電極５０には、互いに同種の金属を用いることができるほか、互いに異種の金属を用いることもできる。
【0116】
［第４の実施の形態］
ここでは、グラフェンと接続される電極に開口部及び重複部を設ける手法をＳＢＤに適用する例を、第４の実施の形態として説明する。
ここでは、グラフェンと接続される電極に開口部及び重複部を設ける手法をＳＢＤに適用する例を、第４の実施の形態として説明する。
【0117】
図１９は第４の実施の形態に係る電子装置の第１の例について説明する図である。図１９（Ａ）には第４の実施の形態に係る電子装置の第１の例の要部平面図を模式的に示している。図１９（Ｂ）には第４の実施の形態に係る電子装置の第１の例の要部断面図を模式的に示している。尚、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）のXIX－XIX断面模式図である。
【0118】
図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示す電子装置１Ｊは、ＳＢＤとして機能する電子装置の第１の例である。電子装置１Ｊでは、グラフェン３０と接続される電極４０及び電極５０のうちの一方に、他方よりもグラフェン３０との間のショットキー障壁が高くなるような電極材料が用いられる。電子装置１Ｊは、このような構成を有する点で、上記第１の実施の形態で述べた電子装置１Ａ（図３）等と相違する。
【0119】
電子装置１Ｊでは、グラフェン３０と接続される電極４０及び電極５０のうち、例えば電極４０に、電極５０よりもグラフェン３０との間のショットキー障壁が高くなるような電極材料が用いられる。電子装置１Ｊでは、電極４０がＳＢＤのショットキー電極（アノード電極）として機能し、電極５０がＳＢＤのオーミック電極（カソード電極）として機能するように、電極４０及び電極５０の各々の電極材料が選択される。例えば、ショットキー電極として機能する電極４０には、Ｃｒ（クロム）上にＡｕが積層されたもの（Ｃｒ／Ａｕ積層体）を用いることができる。例えば、オーミック電極として機能する電極５０には、Ｔｉ／Ａｕ積層体を用いることができる。
【0120】
電子装置１Ｊでは、グラフェン３０と接続される電極４０及び電極５０のうち、一方の電極４０に比較的グラフェン３０との間のショットキー障壁が高くなるような電極材料が用いられる。これにより、一方の電極４０をショットキー電極、他方の電極をオーミック電極とする、ＳＢＤが実現される。
【0121】
また、図２０は第４の実施の形態に係る電子装置の第２の例について説明する図である。図２０（Ａ）には第４の実施の形態に係る電子装置の第２の例の要部平面図を模式的に示している。図２０（Ｂ）には第４の実施の形態に係る電子装置の第２の例の要部断面図を模式的に示している。尚、図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）のXX－XX断面模式図である。
【0122】
図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示す電子装置１Ｋは、ＳＢＤとして機能する電子装置の第２の例である。電子装置１Ｋでは、グラフェン３０と接続される一方の電極に、上記のようなグラフェン３０に通じる開口部を有しない電極１４０が用いられ、グラフェン３０と接続される他方の電極に、グラフェン３０に通じる開口部５２を有する電極５０が用いられる。電子装置１Ｋは、このような構成を有する点で、上記第１の実施の形態で述べた電子装置１Ａ（図３）等と相違する。
【0123】
電子装置１Ｋでは、開口部を有しない電極１４０のグラフェン３０との間のショットキー障壁が、開口部５２を有することでコンタクト抵抗が低減される電極５０のグラフェン３０との間のショットキー障壁よりも高くなる。電子装置１Ｋでは、電極１４０をＳＢＤのショットキー電極（アノード電極）として機能させ、電極５０をＳＢＤのオーミック電極（カソード電極）として機能させることが可能になる。電極１４０及び電極５０には、互いの形状の違い（開口部の有無）によってコンタクト抵抗に差異が生じるため、例えば、Ｔｉ／Ａｕ積層体等の同種の電極材料を用いることができる。このほか、電極５０には、Ｔｉ／Ａｕ積層体等の電極材料を用い、電極１４０には、ショットキー障壁を高めるために、Ｃｒ／Ａｕ積層体等、電極５０とは異種の電極材料を用いることもできる。
【0124】
電子装置１Ｊ（図１９）及び電子装置１Ｋ（図２０）では、グラフェン３０と接続され、ＳＢＤのオーミック電極（カソード電極）として機能させる電極５０に、開口部５２及び重複部５１が設けられる。これにより、グラフェン３０と電極５０との接続部に存在する、電極５０のエッジ部の長さが増大する。グラフェン３０と電極５０との間を流れる電流は、電極５０のエッジ部に集中し易いため、エッジ部の長さが増大されることで、グラフェン３０と電極５０との間の実効的なコンタクト抵抗が低減される。電極５０は、グラフェン３０との間のコンタクト抵抗が低減され、ＳＢＤのカソード電極として機能するようになる。また、電子装置１Ｊ，１Ｋでは、ＳＢＤのショットキー電極（アノード電極）として、比較的グラフェン３０との間のショットキー障壁が高くなる電極材料を用いた電極４０、グラフェン３０に通じる開口部を有しない電極１４０、或いは更にショットキー障壁が高くなる電極材料を用いた電極１４０が設けられる。このような電極４０，１４０により、ＳＢＤのショットキー電極が実現される。これにより、順方向バイアス印加時の導通特性に優れ、逆方向バイアス印加時の非導通特性に優れた、高性能のＳＢＤを実現することが可能になる。
【0125】
尚、電子装置１Ｊの電極４０及び電極５０、電子装置１Ｋの電極５０には、上記第１の実施の形態で述べた電子装置１Ｂ（図４）や電子装置１Ｃ（図５）に用いたような形状の電極４０及び電極５０を用いることもできる。このほか、電子装置１Ｊの電極４０及び電極５０、電子装置１Ｋの電極５０には、上記第２の実施の形態で述べた電子装置１Ｅ（図１４）や電子装置１Ｆ（図１５）に用いたような形状の電極４０及び電極５０を用いることもできる。また、電子装置１Ｊの電極４０及び電極５０には、対称形のものに限らず、非対称形のもの、或いは異なる開口部形状を有するものを用いることもできる。
【0126】
電子装置１Ｊ，１Ｋにおいて、電極４０及び電極５０には、複数の開口部４２及び複数の開口部５２に限らず、グラフェン３０に通じる少なくとも１つの開口部４２及び少なくとも１つの開口部５２を設けることができる。また、電子装置１Ｊ，１Ｋにおいて、電極４０及び電極５０には、互いに同種の金属を用いることができるほか、互いに異種の金属を用いることもできる。
【0127】
以上、第１～第４の実施の形態について説明した。以上述べたような開口部４２を有する電極４０、開口部５２を有する電極５０は、赤外線センサ、ＦＥＴ及びＳＢＤのチャネル材料として用いられるグラフェン３０のほか、各種電子装置の配線層において配線材料として用いられるグラフェンに適用してもよい。更に、以上述べたような開口部４２を有する電極４０、開口部５２を有する電極５０は、赤外線センサに限らず、グラフェン３０に流れる電流の、特定波長の光の受光に起因した変化を検出するセンサや、特定物質の付着や吸着に起因した変化を検出するセンサに適用してもよい。また、以上述べたような赤外線センサ、ＦＥＴ及びＳＢＤ等は、それらのうちの２種以上を、共通の１枚の基板に集積してもよい。
【0128】
［第５の実施の形態］
上記第１～第４の実施の形態で述べたような構成を有する電子装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｊ，１Ｋ等は、各種電子機器に適用することができる。例えば、電子装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｊ，１Ｋ等は、コンピュータ（パーソナルコンピュータ、スーパーコンピュータ、サーバ等）、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、センサ、カメラ、オーディオ機器、測定装置、検査装置、製造装置といった、各種電子機器又は電子装置に搭載することが可能である。
上記第１～第４の実施の形態で述べたような構成を有する電子装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｊ，１Ｋ等は、各種電子機器に適用することができる。例えば、電子装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｊ，１Ｋ等は、コンピュータ（パーソナルコンピュータ、スーパーコンピュータ、サーバ等）、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、センサ、カメラ、オーディオ機器、測定装置、検査装置、製造装置といった、各種電子機器又は電子装置に搭載することが可能である。
【0129】
図２１は第５の実施の形態に係る電子機器の一例について説明する図である。図２１には電子機器を模式的に示している。
図２１に示すように、例えば、上記第１の実施の形態で述べたような電子装置１Ａ（図３）が、各種電子機器５００の筐体５００ａの内部に搭載（内蔵）される。
図２１に示すように、例えば、上記第１の実施の形態で述べたような電子装置１Ａ（図３）が、各種電子機器５００の筐体５００ａの内部に搭載（内蔵）される。
【0130】
上記のように、電子装置１Ａは、開口部４２及び重複部４１を有する電極４０、並びに開口部５２及び重複部５１を有する電極５０が、グラフェン３０と接続される。これにより、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との接続部に存在する、電極４０及び電極５０のエッジ部の長さが増大する。エッジ部の長さが増大されることで、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間の実効的なコンタクト抵抗が低減される。従って、グラフェン３０と電極４０及び電極５０との間のコンタクト抵抗の低い、高性能の電子装置１Ａが実現される。このような電子装置１Ａが搭載され、高性能の電子機器５００が実現される。
【0131】
ここでは、電子装置１Ａを搭載した電子機器５００を例示したが、同様に、他の電子装置１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｊ，１Ｋ等を搭載する各種電子機器を実現することが可能である。
【0132】
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） グラフェンと、
前記グラフェンの第１面に設けられ、前記第１面に通じる第１開口部を有する第１電極と
を含むことを特徴とする電子装置。
（付記１） グラフェンと、
前記グラフェンの第１面に設けられ、前記第１面に通じる第１開口部を有する第１電極と
を含むことを特徴とする電子装置。
【0133】
（付記２） 前記第１電極は、前記第１開口部を介して平行に並び前記グラフェンと重複する複数の重複部を有することを特徴とする付記１に記載の電子装置。
（付記３） 前記第１電極は、前記第１開口部として複数の孔を有することを特徴とする付記１に記載の電子装置。
（付記３） 前記第１電極は、前記第１開口部として複数の孔を有することを特徴とする付記１に記載の電子装置。
【0134】
（付記４） 前記グラフェンの前記第１面に、前記第１電極から離間して設けられる第２電極を含むことを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の電子装置。
（付記５） 前記第２電極は、前記グラフェンの前記第１面に通じる第２開口部を有することを特徴とする付記４に記載の電子装置。
（付記５） 前記第２電極は、前記グラフェンの前記第１面に通じる第２開口部を有することを特徴とする付記４に記載の電子装置。
【0135】
（付記６） 前記第１電極と前記第２電極とは、互いに同種の金属を含むことを特徴とする付記４又は５に記載の電子装置。
（付記７） 前記第１電極と前記第２電極とは、互いに異種の金属を含むことを特徴とする付記４又は５に記載の電子装置。
（付記７） 前記第１電極と前記第２電極とは、互いに異種の金属を含むことを特徴とする付記４又は５に記載の電子装置。
【0136】
（付記８） 前記第１電極と前記第２電極との間に、前記グラフェンと対向して設けられる第３電極を含むことを特徴とする付記５乃至７のいずれかに記載の電子装置。
（付記９） グラフェンを準備する工程と、
前記グラフェンの第１面に、前記第１面に通じる第１開口部を有する第１電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子装置。
（付記９） グラフェンを準備する工程と、
前記グラフェンの第１面に、前記第１面に通じる第１開口部を有する第１電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子装置。
【0137】
（付記１０） グラフェンと、
前記グラフェンの第１面に設けられ、前記第１面に通じる第１開口部を有する第１電極と
を含む電子装置を備えることを特徴とする電子機器。
前記グラフェンの第１面に設けられ、前記第１面に通じる第１開口部を有する第１電極と
を含む電子装置を備えることを特徴とする電子機器。
【符号の説明】
【0138】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｊ，１Ｋ，１００ 電子装置
１０，１０Ｈ，１１０，２１０ 基板
１０ａ，２０ａ，３０ａ，１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ 面
２０，１２０ 絶縁膜
３０，１３０，２３０ グラフェン
３０ｂ，３０ｃ エッジ
４０，５０，１４０，１５０，２４０，２５０ 電極
４０ａ，５０ａ 電極部
４０ｂ，４０ｃ，５０ｂ，５０ｃ 外縁部
４１，５１，２８１Ａ，２８１Ｅ，２８１Ｆ 重複部
４２，５２，２８２Ａ，２８２Ｅ，２８２Ｆ 開口部
６０ 保護膜
７０ ゲート絶縁膜
８０ ゲート電極
１６４ 電流
１６５ エッジ部
２００，２００Ａ，２００Ｅ，２００Ｆ ＴＥＧ
２６０ 定電流源
２７０，２７１，２７２，２７３，２７４，２７０Ａ，２７１Ａ，２７２Ａ，２７３Ａ，２７４Ａ，２７０Ｅ，２７１Ｅ，２７２Ｅ，２７３Ｅ，２７４Ｅ，２７０Ｆ，２７１Ｆ，２７２Ｆ，２７３Ｆ，２７４Ｆ 端子
３００ 電流源
４００ レジスト
４００ａ 開口部
４１０ 電極材料
５００ 電子機器
５００ａ 筐体
ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４，ＡＲ５，ＡＲ６，ＡＲ１０１，ＡＲ１０２ 領域
Ｄ０ 方向
Ｌａ 長さ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｓ０ 距離
Ｐ１，Ｐ２，Ｑ１，Ｑ２，Ｗａ 幅
ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒｅ１，Ｒｇ１，Ｒｅ２，Ｒｇ２ 抵抗
Ｒ コンタクト抵抗
Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４ 電位
１０，１０Ｈ，１１０，２１０ 基板
１０ａ，２０ａ，３０ａ，１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ 面
２０，１２０ 絶縁膜
３０，１３０，２３０ グラフェン
３０ｂ，３０ｃ エッジ
４０，５０，１４０，１５０，２４０，２５０ 電極
４０ａ，５０ａ 電極部
４０ｂ，４０ｃ，５０ｂ，５０ｃ 外縁部
４１，５１，２８１Ａ，２８１Ｅ，２８１Ｆ 重複部
４２，５２，２８２Ａ，２８２Ｅ，２８２Ｆ 開口部
６０ 保護膜
７０ ゲート絶縁膜
８０ ゲート電極
１６４ 電流
１６５ エッジ部
２００，２００Ａ，２００Ｅ，２００Ｆ ＴＥＧ
２６０ 定電流源
２７０，２７１，２７２，２７３，２７４，２７０Ａ，２７１Ａ，２７２Ａ，２７３Ａ，２７４Ａ，２７０Ｅ，２７１Ｅ，２７２Ｅ，２７３Ｅ，２７４Ｅ，２７０Ｆ，２７１Ｆ，２７２Ｆ，２７３Ｆ，２７４Ｆ 端子
３００ 電流源
４００ レジスト
４００ａ 開口部
４１０ 電極材料
５００ 電子機器
５００ａ 筐体
ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４，ＡＲ５，ＡＲ６，ＡＲ１０１，ＡＲ１０２ 領域
Ｄ０ 方向
Ｌａ 長さ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｓ０ 距離
Ｐ１，Ｐ２，Ｑ１，Ｑ２，Ｗａ 幅
ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒｅ１，Ｒｇ１，Ｒｅ２，Ｒｇ２ 抵抗
Ｒ コンタクト抵抗
Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４ 電位
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】