2016 Fiscal Year Research-status Report
シリコンナノワイヤアレイを用いた革新的大容量蓄電デバイスの開発
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16K14546
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
黒川 康良 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (00588527)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 電子デバイス・機器 / 電子・電気材料 / 表面・界面物性 / 半導体物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はシリコンナノワイヤアレイの作製と誘電体薄膜の製膜・平面型キャパシタ構造の作製を行った。シリコンナノワイヤアレイをMetal assisted chemical etching（MACE）法を用いて作製した。p型Si基板上に無電解めっき法により銀ナノ粒子を堆積した。その後、過酸化水素水とフッ酸の混合溶液にその試料を浸漬し、MACE法によるエッチングを試みた。この際、エッチング時間2分と5分の試料を作製した。走査型電子顕微鏡による構造評価により、エッチング時間2分の試料では長さ1.4μm、5分の試料では3.0μmのシリコンナノワイヤアレイが形成していることがわかった。このように長さの異なるシリコンナノワイヤアレイを得ることに成功した。
誘電体膜として酸化アルミニウムを原子層堆積法により作製した。原料にトリメチルアルミニウムと水を用い、それらを交互に供給することで酸化アルミニウム層を堆積した。この際、基板温度は200℃とした。シリコン表面の欠陥低減を目的として、ランプアニール炉を用いて、フォーミングガス雰囲気中で400℃、30分間の熱処理を行った。堆積後の電子顕微鏡による構造評価により、酸化アルミニウム膜がシリコンナノワイヤの根元から先端まで一様に製膜できていることを確認した。本結果はシリコンナノワイヤキャパシタ構造を作製する上で非常に重要な知見である。
平面Si基板上に酸化アルミニウム膜とアルミニウム電極を堆積することで、キャパシタ構造を作製し、キャパシタンス評価を行った。その結果、平面型構造でキャパシタ動作を確認することができ、静電容量0.3μF/cm2を得ることができた。また、酸化アルミニウム堆積後のポストアニールにより、リーク電流が低減することを確認できた。今後はこれをシリコンナノワイヤ構造に適用し、評価を進めていく。
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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
本年度はシリコンナノワイヤアレイの作製と原子層堆積法による酸化アルミニウムの堆積、およびそれらを用いた平面型キャパシタ構造の作製を目標としてきたが、すべての項目を達成することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまで得られた知見をもとに、酸化アルミニウムをシリコンナノワイヤアレイ上に堆積し、シリコンナノワイヤキャパシタ構造を作製する。作製されたキャパシタの静電容量評価・リーク電流評価を行い、現状の構造の問題点を探る。特に酸化アルミニウム膜の結晶構造がリークパス形成に寄与するため、リーク電流と結晶構造の関連を明らかにする。これと並行して、原子状堆積法による高誘電率材料の製膜を試みる。堆積条件やポストアニール条件を変化させることで、より高い誘電率を有する薄膜の作製を目指す。
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