2017 Fiscal Year Research-status Report
Atomic layer etching of transition metal chalcogenide with gas cluster ion beam
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17K05061
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
豊田 紀章 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (00382276)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ガスクラスターイオンビーム / 遷移金属カルコゲナイド / 原子層エッチング / MoS2 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二次元層状物質である遷移金属カルコゲナイドは、単層で新奇物性を示すため新たな電子材料として期待されているが、実用化に向けては単層膜の大面積化が困難という問題があり、多層膜のエッチングによる単層膜化が試みられている。本研究では遷移金属カルコゲナイドの原子層エッチングに、低損傷・低温で表面での反応を促進し、強力な平坦化効果を有するガスクラスタービームを用い、MoS2膜の原子層エッチングを行うことを目的としている。この目的のため、MoS2原子の酸化状態や損傷を解明して、ガスクラスターイオンビームによるMoS2の原子層エッチング条件を探索し、大面積・単層MoS2膜の実現を目指す。平成29年度は、粘着テープを用いた機械剥離法によって形成した多層MoS2に、ArやO2などの各種ガスクラスターイオンビームを、エネルギー・照射量を変えて照射後、原子間力顕微鏡で同一MoS2小片に対するエッチング深さの評価を行った。多数の形状の異なるMoS2小片に対するエッチング深さの評価から、ガスクラスターイオンビームを5keV 5x1013ions/cm2照射することにより、単層MoS2エッチングが可能であることが示された。また、MoS2小片の表面形状に大きな変化は見られず、MoS2を低損傷でエッチングできていることが示唆された。本年度は、ガスクラスターイオン照射後のMoS2表面の形状評価を中心に測定を行ったため、今後ラマン分光法やX線光電子分光法などを用いることにより、MoS2のダメージや組成、電子状態評価などを行う必要がある。
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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
ガスクラスターイオンビームをMoS2小片の原子層エッチングに応用した報告はこれまでなく、初年度の成果として十分な成果を得たことから、おおむね順調に推移していると考えている。平成29年度はMoS2の形状評価のみであったため、今後MoS2膜のダメージや組成、電子状態評価などを行い、さらに詳細な原子層エッチング条件を探索する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は、平成29年度に得られたMoS2の原子層エッチング条件を元に、照射後のX線光電子分光測定（XPS）、ラマン分光測定、分光エリプソメーター、断面TEMによる評価を行い、表面状態、結晶性、表面・断面構造等の評価を行う。特にXPS測定では、既存のXPS・ガスクラスタービーム複合装置を用い、照射直後のMoS2の電子状態や酸化状態を真空一貫で評価する。ガスクラスタービームのガス種、サイズ、価数、エネルギー、照射角度等のパラメータを変化させてMoS2および表面に形成されるMoOxの電子状態や表面形状を評価し、ガスクラスタービームのMoS2への照射効果や反応メカニズムについて解明する。
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| Causes of Carryover |
研究の進展に伴い、新たな分析を行う必要が出てきたため、次年度繰越金は、測定費として使用する予定である。
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