2013 Fiscal Year Annual Research Report
空間選択的アクティブ表面形成と印刷エレクトロニクスの融合による機能性ナノ構造形成
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25288107
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
平尾 一之 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90127126)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西 正之 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (50402962)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 金ナノ粒子 / 無電解 / シリコン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、従来のレジストを用いる露光プロセスを代替できる技術として注目を浴びている印刷エレクトロニクスで用いられるインクジェットプリンティングと、近年我々が報告したSi基板上での位置選択的な金属ナノ構造の直接成長法（以下、我々の従来法と呼ぶ）を組み合わせた次世代型の金属ナノ構造成長技術の基盤研究を行うことを目的としている。そのために、同従来法の改善や、金属ナノ構造の直接成長メカニズムの詳細を明らかにすることも目的としている。同従来法の特徴は、レジスト、電解、フッ酸のいずれも使用しないことであり、たとえば、集束イオンビーム（FIB）照射したSi基板表面に金イオン含有溶液を滴下すると、FIB照射部に選択的に金ナノ構造が成長する。この金イオン含有溶液に関しては、以前は添加剤を入れていたが、溶液滴下後、基板を乾燥前にエタノール洗浄することで、塩化金酸水溶液等、金イオン以外の添加剤を含まない単純な溶液で実現できることを、FIB照射部での選択的成長がFIB照射部から金イオンへの電子供給によるものであるという成長メカニズムに関する議論とともに今年度報告（印刷中）した。一方で、同従来法では、滴下される金イオン含有溶液が基板一面を覆うため、基板上に複数の照射部を形成しても同じ構造が各照射部に成長し、位置選択的に異なる構造を成長させることが難しいという課題があった。そこでインクジェットプリンターを利用して、一般的な金属ナノ粒子分散インクではなく、金イオン含有溶液の微小液滴をFIB照射部に吐出した。結果、微小液滴を用いることで金イオン含有溶液の濃度を変えることなく、滴下供給する金イオン数を制限することができたため、金ナノ構造の成長を成長初期段階で停止させることに成功し、滴下数により成長を制御し位置選択的に異なるナノ構造を成長できることを示唆した。
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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
実験用インクジェットを金属イオン含有溶液の吐出に使用するにあたって、吐出条件の粘度域に塩化金酸水溶液が適合しなかったため、溶媒のあらたな選定を行ったことや、微小液滴１滴に含まれる金属イオンの算出についての検討に時間を費やしたこともあり、当初、金イオン以外に銀についても行う予定であったが、主に金イオンについて実験を行い、概要に示した成果を得た。
一方、我々の手法によって得られる金属ナノ構造が、FIB照射部という微小領域での成長であること、反応時間によっては得られる構造がナノ構造体の密な凝集構造であることから、成長量の定量評価がこれまで難しかったが、成長構造に応じた定量評価方法を別途見出すことに成功した。同評価方法は、微小液滴による金属ナノ構造の成長量の定量評価にも適応することができたため、今後の同手法における金属ナノ構造成長を基礎的に理解するための大きな進歩を得た。
以上より総合的に考えた結果、おおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
H25年度では特定濃度の金イオン含有溶液での実験であったが、H26年度では、インクジェットによる吐出微小液滴中の金イオン数と、実際に成長する金ナノ構造の原子数との関係を系統的に調査することにより、金ナノ構造の成長過程を記述する。また、金イオンの代わりに銀イオン等にも展開し、同手法による金属ナノ構造の成長過程を正確に記述することを目指す。さらに、微量分子センシングのための増強ラマン散乱特性を評価する。増強ラマン散乱特性については、2種類の励起波長にそれぞれ最適な金や銀のナノ構造を調査し、最適な構造の金と銀のナノ構造を同一基板上に作製するための基礎的評価を行う。基板についてもSiC基板への展開を実施する予定である。
従来法およびインクジェットを併用した金ナノ構造成長を中心にH25年度に得られた結果を取りまとめ学会発表や論文投稿を行う。
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| Causes of Carryover |
H25年度に購入した実験用インクジェットプリンターが当初の予定よりも安く購入することができたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究を促進するための追加の情報収集および試薬購入に使用する。
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