2014 Fiscal Year Research-status Report
二次元平面のタイリングに基づく半導体ナノ構造の制御
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26420744
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
阿相 英孝 工学院大学, 工学部, 准教授 (80338277)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 材料加工・処理 / 自己組織化 / 半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究期間内では，二次元平面のタイリングに基づく新規ナノ構造体の構造制御技術を提案・確立し，既存のリソグラフィー技術では作製困難な高次構造体を作製すると共に，得られた構造体を次世代ナノデバイスとして応用展開することを目的とする。その中でも特に，自発的に形成される化合物半導体ナノ構造の規則性・制御性，それらの制御原理を明らかにすることに重点をおく。
初年度は，異方性エッチングを利用した半導体ナノ空間の制御に取り組み，Ⅲ－Ⅴ族化合物半導体であるGaAsを加工対象として，アノードエッチングを用いて直径200 nm長さ100 μmのGaAsナノワイヤを作製した。
アノードエッチングでナノポアをもつポーラスGaAsを作製後，アノードエッチングを長時間継続することで，三つの孔に囲まれた三重点位置に柱状のGaAsが残存した。これは，GaAs基板を垂直方向にエッチングしながらメインパターン（孔の最密充填配置）を形成すると同時にサブパターン（GaAsナノワイヤの最密充填配置）を共存させた複合パターンの典型例ともいえる。
ワイヤ径はアノードエッチング時の電解パラメータによって決定され，特別なマスクなどを用いることなく，直径が均一にそろったGaAsナノワイヤが得られた。ワイヤの長さはアノードエッチング時間に依存し，30分の処理時間で長さ100 μmのワイヤが作製された。本研究を通じて得られた成果は学術論文として公表した。
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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
GaAs基板に対し酸性電解液中でアノードエッチングを施し，電流密度などの電解パラメータを最適化することで，再現性良くGaAsナノワイヤアレイを作製する手法を確立した。ワイヤ径の制御など，細部の構造設計に関しては今後の課題になるが，加工方法に関する基礎データは十分に集積できた。また，電気化学的な手法を応用することで基板からGaAsナノワイヤをはく離できることを見出した。はく離したナノワイヤは溶液に分散させた後，他基板上に展開し，電気特性（電流‐電圧特性）を評価した。ナノワイヤから成るパターン形成に関しては十分に検討が進んでいないが，今後，位置選択的な集積方法を確立することで，デバイス応用へ十分展開できると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
GaAsと同じⅢ－Ⅴ族化合物半導体であるInPに関してもウエットエッチングに基づくナノ構造作製技術の基本原理，基礎技術の確立を目指す。適宜実験条件の改善・最適化を図りながら，当初の目的をほぼ達成した段階で，研究期間の後半は，二次元から三次元に加工対象を拡大し，補足的な二次加工を導入することで半導体の高次幾何学構造の制御を目指す。GaAsに関しては，アノードエッチングの他に，外部電場を用いない金属を触媒とした化学エッチングによっても，継続してナノ・マイクロスケールで基板を加工し，自発的に形成される幾何学パターンの制御を進める。二次加工の手法としては，アノードエッチングだけでなく，通常のアノード酸化や化学エッチングなどを組み合わせ，新規パターンの構造制御技術を確立したい。
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| Causes of Carryover |
科学研究費ならびに当初受け入れを予定していた研究費（私立大学戦略的研究基盤形成支援事業）以外に，学術振興を目的とする研究協賛金を民間企業から得た。本年度購入を予定していた化合物半導体基板の一部を本申請の助成金以外の経費で購入したため，次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
仕様（結晶面，基板抵抗など）の異なる半導体ウエハを使用し，系統的に研究を進めるため，当初購入を予定していた半導体基板に加え，厚みやドープ種の異なるウエハの購入費に充てたい。
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