Siナノシートの局所改質による量子ナノ構造の作製と評価

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25790026
• Research Institution: Toyota Central R&D Lab., Inc.
• Principal Investigator: 生野 孝 株式会社豊田中央研究所, 環境・エネルギー1部 エネルギー変換材料研究室, 研究員 (60466331)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 層状ナノ構造 / ナノシリコン / 走査プローブ顕微鏡 / ナノデバイス / 局所改質

Outline of Annual Research Achievements

走査プローブリソグラフィ技術を用いてSi層状ナノ構造（Siナノシート：SiNS）を局所改質することにより，サイズや形状が制御された量子ドットや量子細線などの低次元Siナノ構造を簡便に規則配列させることが本研究の目的である．
前年度は，従来の手法で作製したSiNSのサイズが小さく収率が低いため，局所改質プロセスに不向きであるという課題を実験により確認し，新たにSiNSの大面積成長技術を開発した．本手法は，剥離支持膜をSiNSの前駆体薄膜へ成膜し，化学的にSiNSを剥離支持膜へ転写する技術である．本手法により大面積のSiNSは得られたが，ドライプロセスで作製した剥離支持膜表面には凹凸形状が存在するため，凹凸形状を反映した表面粗さが大きいSiNSが形成されるという課題が今年度抽出された．
そこで前年度に引き続き，SiNSの大面積成長技術を開発することを目的に研究を実施した．今年度は，支持膜なしで前駆体薄膜およびSiNSの自立膜を作製することができた．弱い機械強度のポーラス薄膜を利用することにより，前駆体薄膜を機械剥離しミリメートルサイズのSiNS自立膜を得ることができた．
さらに，前駆体薄膜に対する走査プローブリソグラフィを試みたところ，試料印加電圧－10Vにおいて直径50nm以下のナノ構造を形成することができた．これは，電界支援酸化により形成されたSiO2だと考えている．