2018 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism of electroless deposition of metal nanostructures at a metal ion solution/silicon interface
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16K05933
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西 正之 京都大学, 工学研究科, 講師 (50402962)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 金ナノ粒子 / 無電解 / シリコン / 集束イオンビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、我々は局所選択的な無電解金メッキの新たな方法を報告した。シリコン基板表面に集束イオンビーム（FIB）や超短パルスレーザーを照射後、同基板表面に塩化金酸水溶液を接触させると、照射部に選択的に金が成長する。同手法には、シリコン表面への無電解金メッキで必須であったといっても過言ではないフッ化水素酸（毒性が非常に強い）を使用しない、という特徴がある。そのうえで金成長メカニズムの理解はさらなる金成長制御や半導体／溶液界面での現象理解に重要である。これまでにFIB等の照射により自然酸化膜が除去されたシリコン表面から電子が溶液中の金イオンに移動し金が成長することが明らかになったが、電子供給後のシリコンの状態やその分布が不明であった。本研究課題ではまず飛行時間型二次イオン質量分析法を用いて金成長に伴いFIB照射部周辺において数10マイクロメートル以上にわたり非常に薄い1ナノメートル弱の酸化膜厚増を確認した。さらに、シリコンのドーパント濃度と金成長量の関係、そしてスタンド型蛍光灯を用いて照明が金成長量におよぼす影響についても調べた。真性と低ドープ量のN型を比較すると、金成長量は後者のほうがわずかに多く、両者とも蛍光灯により金成長量は約1.5倍強となった。高ドープ量のN型では蛍光灯の影響はほとんど見られず、予想に反して金成長量は光を当てない場合の真性での金成長量よりもさらに少なかった。その理由について最終年度でいくつか検証実験を行ったが解明には至らなかった。また本研究課題では、本手法をナノ材料の構造分析法であるチップ増強ラマン分光用の探針作製に応用するべく、シリコン製の原子間力顕微鏡用探針先端に金を成長させた。その際、金の大きさを適切に制御する必要があり、塩化金酸水溶液に塩化ナトリウムを添加することでこれを実現した。最終年度では作製した探針が実際に高い性能をもつことを示した。
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