Controllability Improvement of Silicon Surface Finishing Using Electroless Reaction and Its Application for Resource Recovery and Elemental Analysis
| Project/Area Number |
22K04779
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
八重 真治 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (00239716)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 無電解めっき / 金属援用エッチング / 多孔質シリコン / 貴金属回収 / レーザー誘起ブレークダウン分光 / 半導体電気化学 / 微細加工 / ウェットエッチング |
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| Outline of Research at the Start |
シリコンは水溶液中で大きな卑の電極電位を持つが、反応活性の特異性から、その酸化・溶解を局部アノードとする無電解反応によって興味深い表面修飾と微細加工が可能である。無電解置換析出では貴金属と銅のナノ粒子が選択的に形成される。貴金属触媒を担持したシリコンを酸化剤含有フッ化水素酸に浸すと、触媒直下でシリコンの溶解が起こり、金属援用エッチングが進行する。
本研究では、析出とエッチングの制御性向上と、貴金属回収、ダイシング、微量元素分析への応用を目的として、電気化学計測、微細構造観察、電荷移動シミュレーションにより反応解析を進展させる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
シリコンは水溶液中で大きな卑の電極電位を持つが、反応活性の特異性から、その酸化・溶解を局部アノードとする無電解反応によって興味深い表面修飾と微細加工が可能である。塩基性水溶液による異方性エッチングは、太陽電池製造などで実用されている。一方、金属析出をカソードとすると、無電解置換析出によって貴金属と銅のナノ粒子が選択的に形成される。貴金属触媒を担持したシリコンを酸化剤含有フッ化水素酸に浸すと、触媒上の酸化剤還元をカソードとして触媒直下でシリコンの溶解が起こり、金属援用エッチングが進行する。本研究では、析出とエッチングの制御性向上と、貴金属回収、ダイシング、微量元素分析への応用を目的としている。応募者らがこれまでに得た知見を基に、電気化学計測、微細構造観察、電荷移動シミュレーションにより反応解析を進展させるとともに、制御性の向上により、目的とする応用特性を達成する。
令和5年度は、次のような成果を得て、原著論文2報、解説論文3報、著書（分担執筆）2件を公表し、招待講演を含む国際会議発表4件、依頼講演・特別講演を含む国内発表14件を行い、国際会議発表1件と国内発表1件に対して表彰された。
①金属援用エッチングについて、その機構解明、特に全面腐食とメソポーラス層形成の挙動解析を走査電子顕微鏡による構造観察と電気化学測定によって行い、デバイスシミュレーションによってp型シリコンのキャリア密度や酸化剤である過酸化水素濃度の影響を半導体内の電荷移動を含めて考察した。
②貴金属回収プロセスの電位モニターによる解析を進め、電位と溶液中での電気化学反応の変化の関連を考察した。
③多孔質シリコン基板を用いる表面増強（蒸発乾固）レーザー誘起ブレークダウン分光（表面増強LIBS）では、過酷環境下での遠隔分析をめざしたグラスファイバーを用いた分析手法に本研究の方法が適用できることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に記載した通り、研究はおおむね順調に進展し、論文ならびに学会発表による成果報告も実施して、2件の表彰とともに依頼講演や著書執筆依頼などの評価を得ている。さらに、新たな論文を投稿中であり、共同研究申込や学術相談など産業界からの関心も高まっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である令和6年度は、研究実施計画に沿って研究を推進して、本研究の完成を図るとともに、さらなる解析の深化と応用の進展に向けた課題の抽出やアイデアの創出を図る。特に、新たな液体分析手法では、企業との共同研究が進展していることから、本研究課題の中で学術面からの充実を図りたい。貴金属回収とシリコンの微細加工についても、具体的な応用展開について議論が進展していることから、これらに必要な反応解析などを本研究課題の中で推進する。
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Report
(2 results)
Research Products
(45 results)
