押す・引っ張る・ねじ曲げる「力」によるナノ=ファブリケーション

• 研究課題/領域番号: 16654047
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 宇治原 徹 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60312641)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2004年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
• キーワード: ナノテクノロジー / 歪み / パターン形成 / 半導体 / エッチング / 量子構造

研究概要

本研究の最終目的は、「メカニカルナノファブリケーション」というナノ量子構造形成における新しいパラダイムの確立にある。その第一歩として、主にSi結晶を用いて、あらゆる歪み印加方法(圧縮・引っ張り・異方性曲げ)で歪みを材料に印加しながら、エッチングや短時間アニーリングを施すことで、歪み緩和を起こさせ、それによる結晶表面におけるナノ構造形成を確認することを目的とした。その結果、次の知見を得ることができた。
・本研究により、歪みを印加しながら熱処理を行なう装置の開発を行った。本装置は真空環境、もしくは不活性ガス環境下で、最高1000℃の熱処理が可能となっている。本装置を用いてSi基板への歪み印加実験を行ったところ、500℃の温度でもSiの変形が見られた。この温度は、通常Siの延性脆性転移温度と考えられている1100℃よりもはるかに低い温度であるにもかかわらず、脆性破壊起こすことなく変形した。また、その表面においてAFM観察を行ったところ、ナノオーダーの歪みによる縞構造を確認した。当初は、この構造における周期性の特徴を明らかにする予定であったが、残念ながら、周期に関する特徴を見出すには至らなかった。
・テフロン製の歪み印加装置を開発し、歪み環境下でのエッチングを実施した。エッチャントにはフッ酸とフッ酸・硝酸の混合液を用いた。その結果、フッ酸・硝酸の混合液の場合は、歪みをかけることで溶解が促進されることが確認された。しかし、表面周期の観察までには至らなかった。