• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2017 Fiscal Year Research-status Report

ナノギャップNEMSを利用した高耐久エレクトロニクス素子基盤技術の開発

Research Project

Project/Area Number 17K14100
Research InstitutionChiba Institute of Technology

Principal Investigator

菅 洋志  千葉工業大学, 工学部, 准教授 (60513801)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords不揮発性記憶素子 / ナノギャップ素子 / NEMS
Outline of Annual Research Achievements

ナノギャップNEMS(2元素ナノギャップ)構造を検討し、素子作製および、その評価を行った。高温環境における原子拡散を抑制する目的で、金属下地膜を備えたナノギャップNEMS(2元素ナノギャップ)構造を新たに開発し、その効果を評価した。700℃超の高温環境において、従来のナノギャップ素子はリーク電流を伴い、不揮発性記憶素子としての機能を喪失するのに対して、新たに開発したナノギャップNEMS構造は、下地金属膜の効果によりリーク電流を抑制し、900℃超の温度環境でも不揮発性記憶素子としての機能を維持した。スイッチング、リテンションの評価において、機能を確認した。また、温度に極めて強い炭素系ナノ材料を用いたナノギャップ素子を考案し、たとえばフラーレンのロッドなどを用いたナノ電極作製を試みた。
メカニズム解明に必要な観察技術について研究を行った。ナノギャップNEMS素子の高分解能観察のためには、電子線が透過する薄片試料が必要となる。50 nm程度の電子透過膜にナノギャップNEMSを形成することは、リソグラフィー行程で透過膜が破損するため困難である。本研究では、ナノギャップ素子を作製後にシリコン酸化膜基板の素子直下裏側を反応性イオンエッチングにて深掘りし、100 nm程度のシリコン酸化膜を残すことで作製する方法と、申請者らが開発したプラズマ加工技術を用いた裏面シリコン層除去法により作成することを試みている。しかし、試料作成の歩留まりが低いことが問題だったため、新たに、大量かつ短時間でナノギャップ作製するための、光ナノインプリント法によるナノギャップ電極作成技術を確立し、素子作製および、素子の特性評価を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

金属膜を備えたナノギャップNEMS(2元素ナノギャップ)構造を考案した。その特性を調べ、従来ナノギャップ素子に比べて、高温でのリーク電流が少ないことを確かめた。従来ナノギャップ構造は、700℃超高温環境で発生するリーク電流のため、不揮発性素子の機能が失われていたが、ナノギャップNEMS構造は下地金属膜の効果により900℃超の温度環境でも不揮発性記憶素子としての機能を維持した。スイッチング、リテンションの評価において、機能を確認できたことから、ナノギャップNEMS(2元素ナノギャップ)構造の研究についても、おおむね順調に進展している。
当初計画していた作製技術は、蒸着中電圧印加法、あるいは、電子ビーム誘起デポジション法を利用した製作技術を検討していたが、試料作製の所要時間が長く、研究進捗の障害になっていた。本年度、光ナノインプリント法によるナノギャップ電極作製技術を新たに開発したことで、高分解能観察用のナノギャップNEMS素子を極めて簡便に製作できるようになり、研究はおおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

ナノギャップNEMS(2元素ナノギャップ)の新たな構造を検討する。また、多様な電極材料についても検討する。特に、フラーレンやグラフェンなどの炭素系ナノ材料を用いたナノギャップ素子などを中心に検討する。高温耐性の向上や切り替え電圧低減を目指す。
ナノギャップNEMS(2元素ナノギャップ)構造の動作メカニズム解明について研究を継続する。必要な高分解能観察用素子製作、ナノギャップ観察のための顕微鏡技術について研究を推進する。電圧印加ノイズの低減技術、精密微動機構などを検討する。

Causes of Carryover

アクチュエータ部品など、電子顕微鏡用の部品のいくつかについて、製造が年度内に間に合わなかったため、次年度使用額が生じた。平成30年度に購入する。

  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017 Other

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Damage-free polymer surface modification employing inward-type plasma2017

    • Author(s)
      Ryo Kanou, Hiroshi Suga, Hideyuki Utsumi, Satoshi Takahashi, Yuuya Shirayama, Norhimichi Watanabe, Stephane Petit, Tetsuo Shimizu
    • Journal Title

      apanese Journal of Applied Physics

      Volume: 56 Pages: 086201-1-9

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 寸法再現性も良いUVナノインプリント用石英モールドの加工法の検討2018

    • Author(s)
      橋口恭平, 鈴木健太, 廣島洋, 菅洋志,
    • Organizer
      第32回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
  • [Presentation] Pt Nanogap Electode Fabricated by Two Layer Lift-off UV-NIL and Nanowire- breakdown Process,2017

    • Author(s)
      Kyohei Hashiguchi, Kenta Suzuki, Hiroshi Hiroshima, Hiroshi Suga,
    • Organizer
      IEEE NMDC 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 化学気相研磨法を用いた簡便なタングステン微細探針の作製法2017

    • Author(s)
      小椋英里花,石毛大智,金子和雅,菅洋志
    • Organizer
      2017年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [Presentation] 走査型電子顕微鏡用インパクト駆動機構アクチュエータの開発2017

    • Author(s)
      助川啓太, 立野 真伍, 菅 洋志, 栗原依里, 白山裕也
    • Organizer
      2017年度精密工学会秋季大会
  • [Presentation] 電界破断法によるAuナノギャップ電極の結晶性改善2017

    • Author(s)
      鈴木博也、菅洋志、角谷透、内藤泰久、塚越一仁,
    • Organizer
      第78回 応用物理学会 秋季学術講演会
  • [Presentation] 簡便なタングステン探針作成法とそのメカニズム2017

    • Author(s)
      石毛大智,小椋英里花,金子和雅,菅洋志
    • Organizer
      第78回 応用物理学会 秋季学術講演会
  • [Presentation] ものづくり教材としての電子顕微鏡22017

    • Author(s)
      池田一貴,菅洋志,大野輝昭
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] ナノギャップ電極のアレイ化に向けたスピンオングラスを用いたUVナノインプリント-多層リフトオフプロセスの評価2017

    • Author(s)
      橋口恭平, 鈴木健太, 廣島洋, 菅洋志
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] ワンチップマイコンを利用したSEMの制御系の開発2017

    • Author(s)
      池田一貴,菅洋志,大野輝昭
    • Organizer
      日本電子顕微鏡学会第73回学術講演会
  • [Remarks] 千葉工業大学 工学部 菅 研究室 Publications

    • URL

      https://sites.google.com/a/p.chibakoudai.jp/sugalab/home/publications

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 電子線透過膜および電子デバイス2017

    • Inventor(s)
      菅 洋志、狩野 諒、宮脇 淳、清水 哲夫
    • Industrial Property Rights Holder
      菅 洋志、狩野 諒、宮脇 淳、清水 哲夫
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-75503

URL: 

Published: 2020-03-17  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi