2017 Fiscal Year Research-status Report
Effect of three-dimensional Si phononic crystal on thermal-electric characteristics
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17K05032
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
石河 泰明 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 准教授 (70581130)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 3次元周期的ナノ構造 / 液体材料 / テンプレート / 液体シリコン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザー照射によりレジスト内に形成する3次元的な干渉パターンを利用して作製する3次元周期的ナノ構造体をレジスト膜内に形成し、それをテンプレートとして液体半導体前駆体を空隙に充填したあとレジストテンプレートを除去することで半導体の3次元周期的ナノ構造体の形成を実施する。充填する液体材料として、ZnO及びシリコンを利用した。
ZnOの前駆体をスピンコートでテンプレート上に塗布し、脱泡処理を複数回繰り返し、その後、410度で焼成することで、ZnOの固化及びテンプレートであるSU-8の除去を実施した。プロセス最適化の結果、円筒型ZnO（縦500nm、横200nm、シェル厚み80nm)の3次元周期的ナノ構造体が形成できることが明らかとなった。また、410度焼成プロセスでSU-8は十分除去できることが分かった。テンプレートのナノ構造体サイズ分布と、ZnOを充填しテンプレートを除去したZnO-3次元周期的ナノ構造体のサイズ分布を比較したところ、約16%の収縮が縦横均等に発生していることが判明した。
液体シリコンにおいては、本材料での薄膜形成に利用されるLiquid vapor deposition法を用いて充填を試みた。400度で成膜する必要があるため、レジストであるSU-8が変形してしまい、レジスト内に形成したナノ構造体が崩れ、ナノ構造体内へのシリコン材料の充填が困難であることが判明した。その後、液体シリコンをテンプレートに直接滴下し、400度で焼成したところ部分的ではあるがナノ構造体へのシリコン充填が確認され、本手法の更なる最適化によりナノ構造体へのシリコン充填可能性が示唆された。
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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
ZnOによる3次元周期的ナノ構造体は実現している。作製したナノ構造体のサイズ分布解析も行い、テンプレートから約16%収縮していることが判明するなど、本プロセスの特徴も抽出できている。液体シリコンを利用したプロセスにおいても部分的にではあるがテンプレートへの充填が確認されており、今後のプロセス改良でシリコンでの3次元周期的ナノ構造体の形成も実現できると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ZnOを充填したナノ構造体は形成できているので、本構造体が熱伝導率に与える影響を検討する。また、シリコン充填法において、塗布後の脱泡を検討する。この場合、液体シリコンを塗布するグローブボックス装置内に脱泡装置を導入する必要があるため、環境整備を進める。液体シリコンを用いた場合でも熱伝導率測定に必要な面積でナノ構造体形成が実現されれば、ナノ構造サイズ分布を解析し、より小さい構造サイズ形成に必要なプロセスを実施していく。
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Research Products
(3 results)
