2018 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, 先端科学技術研究科, 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。
液体半導体前駆体を充填後、レジストテンプレートを除去する際、これまで利用していたレジストSU-8は、400度以上の熱処理が必要となっていた。この熱処理により、充填した半導体の結晶性等の変化が懸念されたことから、高温熱処理ではなく、溶液による低温プロセスでレジストを除去する手法を開発した。
SU-8と同じネガ型レジストであるKMPRを用いて、SU-8と同様のプロセスで3次元周期的ナノ構造の形成を試みた。KMPRの粘度調整、プリベーク温度・時間、レーザー照射時間、ポストベーク温度・時間、現像時間を調整することで、SU-8と同様な3次元周期的ナノ構造をレジスト内に作製することに成功した。縦方向の空隙間隔となるTalbot距離は、レジストの屈折率により変わるが、観察された差が、SU-8およびKMPRの屈折率の差と一致していることも判明し、理論的にも適切に形成できていることが確認された。更に、KMPRを溶液処理による除去だけでなく熱処理によっても除去できることも確認し、除去処理後の残留物質がSU-8よりも少ないことを確認した。これにより、様々な液体前駆体から作る半導体に対して3次元周期的ナノ構造の形成が検討できるようになった。
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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
液体材料の導入後のレジスト除去熱処理により、導入した半導体の結晶性が制御できなくなる懸念があったが、本検討により半導体の結晶性や電気的特性制御がより容易になり、今後充填するZnOやSiの熱電特性への影響をより詳細に検討できるようになった。
Siの充填プロセスの改良も進んた。前年度は綺麗にレジスト内の空隙に液体Siを導入することができていなかったが、脱泡処理の導入によりレジスト内の空隙に液体Siを導入することが可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
ZnOやSiによる3次元周期的ナノ構造体の形成を進める。ZnOやSiの液体前駆体の充填プロセスを早急に確立し、その熱伝導率、電気導電率の計測を行う。試料面積もこれら計測を行うのに必要な2×2cm角程度のものが用意できるようになっている。これにより、本研究の目的である、周期的ナノ構造が熱電特性に与える影響を明らかにすることができる。
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Research Products
(3 results)
