Challenge to anisotropic nanochemical lithography that takes advantage of the corrosive effect of nanocarbon

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18676
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Arima Kenta 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (10324807)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: ナノカーボン / 半導体表面 / 触媒 / エッチング

Outline of Final Research Achievements

Using scanning tunneling microscopy (STM) to observe unique electronic states derived from local defects in nanocarbon materials together with their first-principles calculations, we reveal the features of nanocarbon materials that are different from flat graphene films with large areas. In addition, a nanocarbon material was coated and formed at a single-sheet level on a semiconductor surface, which was immersed in a solution containing an oxidizing agent such asn hydrogen peroxide and dissolved oxygen molecules. Then we clarified the microscopic mechanism of the oxidation and etching phenomena on semiconductor surfaces promoted by nanocarbon catalysts.

Free Research Field

生産工学・加工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

次世代の高性能電子・光学デバイスを実現するためには，半導体の表面構造を超精密かつ自在に制御できる，微細加工法の高度化が不可欠である．
今世紀に入り，“金属アシストエッチング”と呼ばれる新たな加工法が登場した．この手法は，貴金属触媒直下の半導体表面が選択的に酸化・溶解することを利用した，“異方的なウェットエッチング”である．しかしこれまでは，触媒に金属を用いる必要があると考えられており，半導体プロセスとの整合性に問題があった．私達は，主に炭素原子から成るナノカーボンが金属と似た触媒作用を持つことに着目し,その基礎特性を明かにすることにより、新しい異方的なリソグラフィー法に向けた礎を築いた．