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Challenge to create catalytic tool without any metallic elements

Research Project

Project/Area Number 18K18808
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Arima Kenta  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10324807)

Project Period (FY) 2018-06-29 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywordsナノグラフェン / 触媒 / 表面加工 / 半導体 / グラフェン触媒 / 半導体表面 / 触媒アシストエッチング / トレンチ加工 / 選択エッチング
Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to develop a novel method of surface creation and reveal its machining properties. In our scheme, we used a nanographene-based catalyst that did not contain any metal elements. First, different types of reduced graphene sheets were synthesized using a commercially available graphene oxide solution as a starting material. After analyzing the structures of these graphene sheets on an atomic scale, they were dispersed on a semiconductor surface, which were followed by the immersion into an etching solution. And the etching properties of the semiconductor surface under the loaded graphene sheets were investigated. Then we combined a catalytic film composed of the graphene sheets with a lithography technique, and developed a fabrication process to form a trench pattern on a semiconductor surface. Finally, we evaluated the machining performance of our proposed method.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで固体表面は、工具等に代表される金属を用いた機械的な作用により加工されてきた。これに対して本研究では、カーボン(C)系の新材料が持つ化学的な触媒活性に着目し、半導体表面を自在に加工することを目指している。
本研究は、加工面における機械的なダメージや、金属汚染を除去するための高濃度薬液による後処理が不要な、新しい低損傷・省資源型の加工法になると共に、ナノ物質科学や生産工学分野に大きなインパクトを与えると期待される。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 6 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] ナノカーボン触媒を用いた半導体表面の選択エッチングと応用2021

    • Author(s)
      有馬健太
    • Journal Title

      化学工業

      Volume: 72 Pages: 77-83

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      三栗野諒、小笠原歩見、川合健太郎、山村和也、有馬 健太
    • Journal Title

      表面と真空

      Volume: 64

    • NAID

      130008072749

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    • Author(s)
      Ryo Mikurino, Ayumi Ogasawara, Tomoki Hirano, Yuki Nakata, Hiroto Yamashita, Shaoxian Li, Kentaro Kawai, Kazuya Yamamura, Kenta Arima
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 124 Issue: 11 Pages: 6121-6129

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b11423

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    • Author(s)
      Ouki Minami, Ryota Ito, Kohei Hosoo, Makoto Ochi, Yasuhisa Sano, Kentaro Kawai, Kazuya Yamamura, and Kenta Arima
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 126 Issue: 6 Pages: 0653011-10

    • DOI

      10.1063/1.5092336

    • NAID

      120007145771

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  • [Journal Article] Investigation of reaction sequence occurring in graphene-assisted chemical etching of Ge surfaces in water2018

    • Author(s)
      Shaoxian Li, Kazuki Nakade, Tomoki Hirano, Kentaro Kawai, Kenta Arima
    • Journal Title

      Materials Science in Semiconductor Processing

      Volume: 87 Pages: 32-36

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2018.07.009

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      李君寰、李韶賢、稲垣耕司、川合健太郎、山村和也、有馬健太
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      第81回応用物理学会秋季学術講演会
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      三栗野諒、小笠原歩見、平野智暉、川合健太郎、山村和也、有馬健太
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      2020年度精密工学会秋季大会学術講演会
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  • [Presentation] グラフェン・アシストエッチングによるGe表面の選択領域加工2020

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      三栗野諒、小笠原歩見、平野智暉、川合健太郎、山村和也、有馬健太
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  • [Presentation] SiとGe表面のウェットエッチングの新潮流:不動態化から加工まで2019

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      有馬健太
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      2019年 第80回 応用物理学会秋季学術講演会
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  • [Presentation] Small Holes in Graphene: a Key in Graphene-Assisted Chemical Etching of Semiconductor Surfaces2019

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      Kenta Arima
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      EMN Meeting on Porous Materials 2019
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  • [Presentation] Adsorption of Water Molecules on Oxide Surfaces and Its Impact on the Electronic Property of the Oxides Probed by In Situ XPS2019

    • Author(s)
      Kenta Arima
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      Collaborative Conference on Materials Science and Technology 2019
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    • Invited
  • [Presentation] 化学処理により得た還元グラフェンシートのSTMによる原子レベル構造観察2019

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      李君寰、李韶賢、稲垣耕司、川合健太郎、山村和也、有馬健太
    • Organizer
      精密工学会2019年度関西地方定期学術講演会
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  • [Presentation] グラフェン・アシストエッチングによる半導体表面の新規加工プロセスの開発2019

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      三栗野諒、平野智暉、小笠原歩見、山村和也、川合健太郎、有馬健太
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      精密工学会2019年度関西地方定期学術講演会
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  • [Presentation] グラフェン・アシストエッチングによるGe表面の選択領域加工2019

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      三栗野諒、平野智暉、小笠原歩見、山村和也、川合健太郎、有馬健太
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      2019年度精密工学会秋季大会学術講演会
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  • [Presentation] Fundamental Properties for Enhanced Etching of Ge Surfaces in Water Assisted by Single Sheets of Reduced Graphene Oxide2019

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      46th Conference on the Physics & Chemistry of Surfaces & Interfaces
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  • [Presentation] Atomic-scale Observations of Reduced Graphene Oxide Nanosheets Dispersed on HOPG Substrates2019

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      S. Li, T. Hirano, K. Kawai, K. Yamamura, K. Arima
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      46th Conference on the Physics & Chemistry of Surfaces & Interfaces
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  • [Presentation] 半導体表面におけるグラフェン・アシストエッチングの基礎特性の解明2019

    • Author(s)
      平野 智暉、中田 裕己、山下 裕登、李 韶賢、川合 健太郎、山村 和也、有馬 健太
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      2019年 第66回 応用物理学会春季学術講演会
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  • [Presentation] ウェットエッチングによる半導体表面構造の極限制御 ~不動態化から触媒アシストエッチングまで~2018

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      有馬健太
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      2018年度 精密工学会秋季学術講演会
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      平野智暉、中田裕己、山下裕登、李韶賢、川合健太郎、山村和也、有馬健太
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  • [Remarks] 研究者詳細 - 有馬 健太 - 研究者総覧 - Osaka University

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      http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/view?l=ja&u=7894

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    • URL

      http://www-pm.prec.eng.osaka-u.ac.jp/kenta_arima/index.html

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  • [Remarks] 有馬 健太 (Kenta Arima) - マイポータル - researchmap

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      https://researchmap.jp/read0054777

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Published: 2018-07-25   Modified: 2022-01-27  

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