2016 Fiscal Year Annual Research Report
Green & Sustainable Development of Electroless Displacement Deposition of Noble Metal Nanoparticles on Silicon
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26289276
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
八重 真治 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00239716)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福室 直樹 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10347528)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 材料加工・処理 / めっき / 太陽電池 / 廃棄物再資源化 / 表面状態評価 / 核形成 / 接合信頼性 / シリコンカーバイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
貴金属ナノ粒子のシリコンへの無電解置換析出は、金属イオンを含むフッ化水素酸にシリコンウェーハを浸すだけの簡単なプロセスで、金属微粒子援用エッチングによる太陽電池の無反射化やシリコンナノワイヤー製造に利用されている。研究代表者らは、貴金属ナノ粒子析出初期過程の解明を目的とした基礎研究と、太陽電池の無反射化、太陽光水素製造、シリコン上への信頼性の高い金属薄膜および配線の形成、廃棄物からの貴金属回収などを目的とした応用研究を行ってきた。本研究では、基礎研究の深化と応用研究の進展により、析出機構の詳細を解明し、半導体産業の製造時の廃棄物を利用して貴金属を回収するリサイクルプロセス、シリコンデバイスの電極形成の省エネルギー省資源化、高効率低コストなシリコン太陽電池の製造を図り、本技術をグリーンサステイナブルに展開することを目的とする。
本年度は、前年度に引き続いて基礎的な研究を推進するとともに、高信頼性無電解めっき膜の形成、太陽電池の高効率化、貴金属の回収などの応用研究に取り組んだ。
無電解置換析出の初期には金がシリコン結晶表面にエピタキシャル成長すること、それによって形成された単結晶金ナノ粒子がホスフィン酸を還元剤とする自己触媒無電解めっき反応の始動点として機能するとともに、形成されるめっき膜の結節点として機能して高信頼性金属膜が形成されることを明らかにした。この方法が次世代パワー半導体材料である単結晶炭化ケイ素上への金属薄膜形成にも有効であることを見いだした。
無電解置換析出により形成した銀ナノ粒子を用いる金属援用エッチングにより形成したシリコンナノホールアレイの構造を制御して、太陽電池の光反射防止膜としての特性を向上させた。
フッ化水素酸を用いる貴金属回収法の有効性を検証した。
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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
基礎研究と応用研究の双方で、期待した成果が得られている。特に、シリコン上へのめっき膜形成では、高信頼性めっき膜形成機構を解明するとともにシリコンカーバイドへの展開を実現した。シリコン上に平滑なめっき膜が形成できること、無電解ニッケル-リン合金めっき膜上に置換めっきにより均一な金薄膜を形成できることから、東京電機大学向山教授の電気化学的な液滴自走に関する研究に基板として提供し、良好な成果が得られて今秋の米国電気化学会で共同発表することとなった。太陽電池研究では、ナノホールアレイの構造制御とそれによる光学特性制御及び太陽電池の光電流増大の関係についてまとめることができた。昨年度に引き続き、特許実施企業によるサンプル出荷や、企業からの新たな問い合わせが活発化するなどの反響があった。貴金属回収では、新に企業との共同研究が進展した。
その他に、非フッ化水素酸系の溶液を用いたシリコンの金属援用エッチングに関する新たな知見を得るとともに、白金析出の基礎研究に新たな進展があった。
これらは基礎および応用の観点から評価に値すると判断できることから、現在までの達成度は上記の区分とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
４年間の研究の最終年度となり、これまでの成果をふまえて、シリコンの金属援用エッチングの展開、高信頼性無電解めっき膜のシリコン上への直接形成における界面構造の解明と実用プロセスへの展開、貴金属回収プロセスの実用化に向けた課題解決に取り組み、本技術のグリーンサステイナブルな展開を実現する。
金属援用エッチングでは、これまでよりも多様な薬液を利用できることが明らかになったことから、多孔質構造決定因子の検討とともに薬液に関する検討を行う。高信頼性無電解めっき膜のシリコン上への直接形成では、企業との連携により適用する実用技術を視野に入れて課題の抽出とその解決を図るとともに、引き続き向山教授との共同研究を推進する。貴金属回収プロセスでは、従来技術に比べて、コスト低減と効率向上が期待できることが明確になったことから、詳細な条件の検討により実用化実現に向けた指針を得る。これらの成果を基に、国内外での学会発表および論文投稿を行う。
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[Journal Article] SiCへの直接無電解めっき2016
Author(s)
山田直輝, 福田健二, 阪本 進, 福室直樹, 八重真治
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Journal Title
MES2016 （第26回マイクロエレクトロニクスシンポジウム） 論文集
Volume: なし
Pages: 83-86
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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