Development of a simplified electron beam induced deposition system and its use in fabrication of oxide nanodevices

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02606
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
• Research Institution: Japan Fine Ceramics Center
• Principal Investigator: Kobayashi Shunsuke 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 主任研究員 (60714623)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 電子ビーム誘起蒸着法 / 走査電子顕微鏡 / 酸化物 / 強誘電体 / 透過電子顕微鏡

Outline of Final Research Achievements

Electron beam-induced deposition (EBID) is an effective technique for directly fabricating materials with arbitrary shapes on substrates. However, the EBID method is not widely used and its application is limited. In particular, there have been very few reports on the deposition of metal oxides by EBID. Metal oxides play a vital role in various applications and research fields, and direct fabrication of metal oxides with arbitrary shapes should lead to the expansion of the application fields of the EBID method and metal oxides. In this study, I constructed a flexible EBID system that can deposit various materials using a tabletop SEM. Then, the deposited materials were evaluated by transmission electron microscopy, and by feeding back the analysis results to the deposition conditions for optimization, I succeeded in depositing hafnium oxide in an arbitrary size. This research result shows that the EBID method has the potential to be widely used as a new material deposition method.

Free Research Field

電子顕微鏡

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で取り扱ったHfO2は高誘電率ゲート絶縁膜として使用される実用材料である。EBID法によりHfO2膜を基板上に直接描画する技術が確立されれば、リソグラフィー工程が不要になるため、重要な作製手法の一つとなる可能性がある。また、本研究で用いた前駆体はCVD 法や ALD 法に利用され、市販されている試薬である。このことは、EBID法が、これまでにCVDやALD法で使われてきた多くの前駆体を用いて、様々な金属酸化物を作製できる可能性を示した成果でもある。以上のことから、EBID法が新たな物質堆積手法の一つとして社会経済の発展に寄与することが期待される。