2018 Fiscal Year Research-status Report
Nanocrystalline devices created by unique fabrication methods
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17K06037
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
長谷川 裕之 島根大学, 学術研究院教育学系, 准教授 (10399537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 真生 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (80376649)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ナノ電解法 / ナノ単結晶 / 有機導電体 / 電解結晶成長 / 光結晶成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画は，(A) 材料設計と合成，(B) デバイス構造の作製に適した結晶作製条件の検討，(C) デバイスの電子・磁気・光特性評価に沿って進めた。
(A) 材料設計と合成：本年度は前年度の結果をフィードバックし，各種ドナー・アクセプタの中から最適な電子構造を持つ材料を選び出し，微小単結晶作製に用いた。磁気機能デバイスでは，これまで実績のある中心金属がスピンを持つ金属錯体類(フタロシアニン類等)を適用し，ナノ結晶化を試みた。
(B) デバイス構造の作製に適した結晶作製条件の検討：(i)位置選択型成長条件の検討:本年度は主に5 μmギャップのマルチギャップをリソグラフィで作製し，ナノ電解法の交流の電解によってナノ単結晶を架橋成長させた。いずれの材料でも交流の電解によってナノ単結晶はギャップ部分に成長することが分かった。(ii)平面均質型成長条件の検討:光機能デバイスに向けた，基板表面に一様な結晶成長を実現するため，直流の電解を行ったところ，一定面積までは一様な成長が可能であることが分かった。
(C) デバイスの電子・磁気・光特性評価：昨年度に引き続き，トランジスタ・磁気機能デバイスでは，ナノ単結晶で架橋された２つの電極をソース・ドレイン電極としてそのまま利用し特性評価した。本年度は電流-電圧特性の電場依存性（電界効果）の評価を行い，弱いながら外部電場に依存する結果が得られた。光機能デバイスでは，引き続き光電変換素子の作製を試みた。
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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
(A)材料設計と合成については，適切な材料選択・合成を行うことが出来ており。順調に進展している。(B)デバイス構造の作製に適した結晶作製条件の検討，及び(C)デバイスの電子・磁気・光特性評価に ついては，各種有機ドナー，アクセプタへと展開し，電場効果の詳細を検討したところ，興味深い結果を得た。磁気機能デバイスについても，一部の材料でナノ単結晶の位置選択的作製に成功した。光機能デバイスにおいては平面均質型成長条件の検討を引き続き行った。以上から，研究は概ね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
(A) 材料設計と合成:30年度に引き続き，各種ドナー・アクセプタの中から最適な電子構造を持つ材料を選び出し，微小単結晶作製に用いる。 磁気機能デバイスでは，これまで実績のある中心金属がスピンを持つ金属錯体類(フタロシアニン類等)を適用し，機能発現を目指す。
(B) デバイス構造の作製に適した結晶作製条件の検討:(i) 位置選択型成長条件の検討:ギャップ間隔の狭小化による微小化・集積化を検討するための微小電極を作製する。500～100 nm以下程度のものを作製する。これまでに10 nm幅程度のナノ単結晶の作製に成功しており，狭小化したギャップ部分へのナノ単結晶の作製も可能であると見込んでいる。得られたナノ単結晶については構造解析を試みる。(ii) 平面均質型成長条件の検討:30年度の結果を基に，結晶の微細化・高密度化を目指すと同時に成長面積の拡大（大面積化）の可能性を検討する。そのための電気分解条件(電流電圧， 電解時間)あるいは光結晶成長条件(光照射強度，照射時間)の最適化を行う。
(C) デバイスの電子・磁気・光特性評価:トランジスタでは電界効果測定を行う。加えて微小化由来の効果も検討する。磁気機能デバイスでは強磁場下での電流 応答評価も行い，局在スピンがデバイス特性に与える効果を検討する。また，磁場・電場双方の電子特性への効果も検討するため，電界効果磁化スイッチング特性の測定を行う。光機能デバイスについては，光電変換素子を作製し機能評価を行う。 適宜プローブ顕微鏡による物性評価なども採り入れ，多方面から構造と 物性の相関を検証することで，物性・特性の向上を図る。
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| Causes of Carryover |
消耗品類の消費量が想定より少なく済んだこと，及び旅費，論文投稿費が小額で済んだことが原因であるが，次年度以降は研究の進展に伴い，消耗品消費量の伸びが予想される。また，論文投稿を予定していることや，次年度は遠方の学会で旅費の伸びが予想されることから，交付額は総額の全額が必要となる見通しである。
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