2015 Fiscal Year Annual Research Report
ＭＥＭＳ援用弾性歪み工学による半導体ナノ細線の応力誘起電子伝導特性評価
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15H03893
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
磯野 吉正 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20257819)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅野 公二 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20372568)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 実験ナノメカニクス / マルチフィジックス / 半導体ナノ細線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当申請の研究目的は、MEMS技術とSi系半導体ナノ細線結晶成長技術とを融合した『ナノ細線集積MEMS歪み制御デバイス』を新開発し、巨大弾性歪みの下でのSi系ナノ細線のナノメカニクス特性および電気伝導現象を解明することである。具体的には、新規にVLS (Vapor-liquid-solid) 法によるナノ細線結晶成長技術をMEMSプロセスに取り入れて、ナノ細線とMEMSとがモノシリック化したデバイスを新開発する。これにより、次世代超小型機械量センサの検出素子として期待されるSiおよびSiCナノ細線単体の力学特性およびmechano-electric特性を同時、かつ高精度に評価する。第一年度で達成した研究実績を以下に示す。
（１）VLS-CVD法によってSiOx被覆3C-SiCナノ細線（Core/Shell-SiCNW）を、Si基板上に結晶成長させることに成功した。ここでは、直径20nm程度の3C-SiCをコアに含んだC/S-SiCNWを結晶成長させることに成功した。
（２）ナノ細線集積MEMS 歪み制御デバイスを新開発した。同デバイスは、試験片部、ナノ細線に単軸応力を作用させるための静電駆動マイクロアクチュエータ部、および引っ張り変位計測用の差動容量式変位センサ部から構成されている。試験片部には、3 μmのギャップを設け、SEM内ナノマニピュレーション技術を用いてC/S-SiCNW単体もしくは3C-SiCNW単体を架橋する。また、アクチュエータ部には櫛歯型構造を、変位センサ部には平行平板型構造を採用している。さらに、変位センサ部には、校正用機械式変位拡大機構も併せて設置している。
（３）C/S-SiCNW、およびSiOx被覆をエッチングして得られた3C-SiCNWをナノ細線集積MEMS 歪み制御デバイス上に設置し、両ナノ細線の機械的特性評価実施した。3C-SiCNWのヤング率は、これまでに知られている単結晶3C-SiCのそれとほぼ一致し、また、ナノ細線寸法から予想されるC/SーSiCNWのヤング率と実験値が一致した。
以上で得られた成果については、国際会議にて発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、第一年度にSiCNW の結晶成長技術の確立を、第二年度にナノ細線集積MEMS 歪み制御デバイスを新開発する予定であったが、デバイス開発に時間を要すると予想し、第一年度からSiCNW結晶成長実験と平行して、デバイス開発を開始した。第一年度で、新デバイスの性能の検証を目的にSiCNWの機械的特性評価を実施したところ、SiCNWの機械的特性に関わる一部の成果が早期に取得することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
第二年度では、当初の予定通り、機械的特性評価だけでなくナノ細線集積MEMS 歪み制御デバイスを用いて、SiCNWのmechano-electric 特性評価試験を実施する予定である。また、PL 装置直下でのSiCNW 単軸引っ張り試験による量子井戸評価実験にも着手する予定である。
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