2012 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ結晶成長法とMEMSの融合による単結晶量子細線の機械-電気連成特性評価
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24360046
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
磯野 吉正 神戸大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20257819)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
花崎 逸雄 神戸大学, 大学院・工学研究科, 助教 (10446734)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 実験ナノメカニクス / MEMS / ナノワイヤ / マルチフィジックス |
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| Research Abstract |
当申請の研究目的は、MEMS技術とナノ単結晶成長法の一つであるVLS(Vapor-Liquid-Solid)法を融合して『モノシリック・ナノ材料評価デバイス』を開発し、一次元シリコン量子細線(Silicon Nanowire:SiNW)単体でのナノメカニクス特性および機械一電気連成特性(ピエゾ抵抗効果)を解明することである。第一年度における具体的な研究課題は、(1)低圧CVD(Low-Pressure Chemical Vaoper Deposition:LP-CVD)技術に基づいたVLS装置の開発、および(2)ナノ金属触媒を用いた単結晶SiNWの結晶成長技術の確立、である。
(1)については、SiNW形成が可能なVLS-CVD装置を新たに開発した。同装置は、高温・低圧反応炉、マスフル-コントローラ、電磁弁、真空排気装置、および電気炉から構成されている。電気炉は可動式を採用し、プロセス終了と同時に反応炉から素早く離脱できる急速冷却構造とした。また、直径10～50nmのSiNWを高精度、かつ再現性良く形成するため、コンピュータによる真空排気および電磁弁の開閉制御機構を採用した。ここでは、圧力、温度のモニタリングデータを用いて、マスフローコントローラ、電磁弁のフィードバック制御を行うためのプログラムも併せて開発した。
(2)については、結晶成長プロセス条件の抽出に注力した。ここでは、単結晶シリコン(111)基板上に触媒粒子として直径15nmの金ナノ粒子を分散させた後、圧力、温度およびガス流量を調整しながら合理的な結晶成長プロセス条件を抽出した。この結果、直径約50nmのSiNWの結晶成長を確認することができた。また、金ナノ粒子を含有したフェリチンタンパク分子を触媒としたSiNW形成も試みた。ここでは、シリコン基板上に同分子を分散後、外殻に存在するタンパクサブユニットを、UVオゾン装置によって除去すれば、SiNWを結晶成長させることが可能であることを明らかにしている。
以上、第一年度ではSiNW形成技術を確立することができ、当初の計画通りに研究は進捗した。
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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
第一年度では、VLS-CVD装置の開発に重点をおき、装置の開発に成功している。また、開発後のSiNW形成実験にも着手し、合理的なワイヤ成長条件を実験的に見いだすに至っている。これらは、全て当初の計画通りに進められてきた課題であり、おおむね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
モノシリック・ナノ材料特性評価MEMSデバイスの構造およびプロセス設計、およびMEMS-VLS融合技術による同MEMSデバイスの試作とSiNWのナノメカニクス特性評価を実施していく。
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