2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of finishing methods for creation of atomically flat side-surfaces of three-dimensional nano-devices utilizing defect-site selective reactions
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20H02483
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
服部 賢 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 (00222216)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
服部 梓 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80464238)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 原子平坦 / ファセット表面 / 側壁表面 / 三次元デバイス / ウェットプロセス / 走査電子顕微鏡 / 低速電子回折 / 走査トンネル顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、昨年度と同様にSi(001)基板上の立体Si{111}ファセットライン構造を主な対象として、作製条件の調整を、走査電子顕微鏡(SEM)、低速電子回折(LEED)等を用いて行った。シャープなラインエッジの直線性形状(精度約±15 nm)をSEMで、立体ファセット表面の表面原子秩序(凹凸精度約0.02 nm)をLEEDで評価した。昨年度から以下の知見が新たに得られた。
①ウェットエッチング処理。エッチング液種類(反応活性なOH基の立体障害の有無)依存性を調べるために、立体障害が大きい水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)溶液と少ない水酸化カリウム(KOH)溶液での処理後のSEM/LEED評価を行った。その結果、TMAH処理の方がKOH処理よりもエッジの直線性や表面原子秩序がともに良好であることが分かった。これはSi-Siボンドの切断トリガーとなるOH基の接触機会が分子の立体障害に依存すると議論した。
②ファセットラインのピッチサイズ依存性。昨年度までは4 μmピッチのライン構造を対象としていた。本年度は1 μmピッチのライン構造を作製し最適加熱条件を調べたところ、ともに約1050℃短時間(<1 s)フラッシュ加熱1回が最適あることが判明した。加えて、加熱回数依存を調べたところ、1 μmピッチは回数とともに大きくエッジが広がり、乱れることが判明した。これは系全体の表面エネルギーに変化に対応すると議論した。
③走査トンネル顕微鏡(STM)装置での直接観察。改良したSTMにて立体形状の凹凸を初めて直接観察することに成功した。従来、電子回折などの平均的手法でのアプローチでしか立体形状はアクセスできなかったが、本研究により局所プローブ観察の道が開けた。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Photoelectron spectroscopy of artificially designed three-dimensional Si facet-line structures with clean {111} facet surfaces2023
Author(s)
Ni'matil Mabarroh, Juharni, Yuki Ida, Wataru Imayama, Yasunari Kimoto, Yoshihiro Kitagawa, Liliany N. Pamasi, HaoBang Yang, Yuya Sakai, Tomoya Shimizu, Ai I. Osaka, Hidekazu Tanaka, XiaoQian Shi, FangZhun Guo, Kiyohisa Tanaka, Shigemasa Suga, Shin-ichiro Tanaka, Azusa N. Hattori, Ken Hattori
Organizer
日本物理学会2023年春季大会
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[Presentation] 原子レベルで平坦な{111}ファセット面をもつ三次元Siライン構造の作製2022
Author(s)
今山 航, 木元康成, 木元康成, 阪井雄也, 東嵩晃, Irmikimov Aydar, 楊浩邦, 服部 梓, 大阪 藍, 田中秀和, 服部 賢
Organizer
第8回材料WEEK 「材料シンポジウム」
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[Presentation] Photoelectron spectroscopy of artificially designed three-dimensional Si structures with {111} facet surfaces2022
Author(s)
Ken Hattori, Liliany N. Pamasi, Aydar Irmikimov, Takaaki Higashi, HaoBang Yang, Yuya Sakai, Tomoya Shimizu, Yuki Ida, Wataru Imayama, Juharni Juharni, Ai I. Osaka, Hidekazu Tanaka, XiaoQian Shi, FangZhun Guo, Takuji Iimori, Fumio Komori, Shigemasa Suga, Kiyohisa Tanaka, Shin-ichiro Tanaka, Azusa N. Hattori
Organizer
The 22nd International Vacuum congress (IVC-22)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Ferromagnetic properties induced by artificially designed three-dimensional shapes in Fe nanofilm pattern2022
Author(s)
Liliany N. Pamasi, Juharni juharni, Nobuyoshi Hosoito, Aydar Irmikimov, Takaaki Higashi, Yuya Sakai, Azusa N. Hattori, Ai I. Osaka, Hidekazu Tanaka, Satoru Yoshimura, Ken Hattori
Organizer
The 22nd International Vacuum congress (IVC-22)
Int'l Joint Research
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