米国のブルックヘブン国立研究所（BNL）の研究者らは、一般的なガラスの意外な特性を発見した。それは、太陽電池やタッチスクリーンなどの用途におけるグラフェンベースの電子機器の基板として適しているということだ。
グラフェンは数年前から「驚異の素材」として注目されていますが、原子1～2個分の厚さの炭素層を堆積させる必要があるため、製造が困難です。
BNLグループが発見したのは、ボトルや窓によく使われるガラスであるソーダ石灰ガラスの基板が、その上に置かれたグラフェンを「ドープ」し、（例えば）効率的な太陽電池の接合部を作り出すということだ。
ドーピングとは、半導体などの材料に不純物を導入して電子や正孔の数を増やすプロセスであり、最終製品が経年劣化しない場合にのみ有効です。グラフェンへのドーピングは困難で費用もかかることが分かっており、だからこそ研究者たちは重要な成果を得たと考えています。
研究室の説明によると、ガラス内のナトリウムはグラフェンに高い電子密度を作り出し、その効果は「数週間」空気にさらされても持続する。
左：グラフェン-CIGS-ガラス積層の模式図。右：接合部の走査型電子顕微鏡写真
画像: ブルックヘブン国立研究所
当初の目的は、様々なドーピングメカニズムをテストすることでした。これらのテストのための基準が必要だったため、彼らは銅・インジウム・ガリウム・二セレン化物半導体の上にグラフェンを積層し、ソーダ石灰ガラスを基板として用いることから始めました。
彼らが驚いたのは、ベースラインテストで、グラフェンが他の化学物質を一切使わずにガラスによって「最適にドープ」されていることが判明した時だった。
論文著者の一人である元BNL研究者ナンディタ・ディサナヤケ氏（現在はVoxtel所属）は次のように述べている。「多くの調査と、その後のガラス上へのグラフェンの分離を経て、基板内のナトリウムが多層グラフェン内に高い電子密度を自動的に作り出すことを発見しました。」
この研究には、いつもの「さらなる研究が必要」という警告が付いていますが、重要なのは、特殊な基板を必要とせず、比較的シンプルなプロセスが、スケーラブルで低コストの製造への道を開く特性を持っているということです。®
