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原子構造が制御されたグラフェンを搭載した触媒工具による次世代半導体表面の創成

研究課題

研究課題/領域番号 16K14133
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 生産工学・加工学
研究機関大阪大学

研究代表者

有馬 健太  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10324807)

研究協力者 中出 和希  
李 韶賢  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード界面化学 / 触媒反応 / グラフェン / 半導体プロセス / エッチング / グラフェン触媒 / 半導体表面 / 選択エッチング / ドーピング / 触媒 / 酸化 / 加工 / 生産工学 / ナノ材料 / 表面科学
研究成果の概要

液相還元プロセスや水熱合成プロセスを経て形成した複数種類の還元グラフェンシートについて、還元の度合いや窒素原子のドープ位置・濃度を調査した。そして、種類の異なる還元グラフェンシートは、半導体表面を溶液中でエッチングする触媒能力がそれぞれ異なることを示唆する結果を得た。また、グラフェン触媒を半導体基板上にパターン化して形成し、パターン領域を選択的に加工することを試み、基礎的な知見を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

シリコンを基板とした電子デバイスの性能向上が限界に達しつつある今日、従来とは異なる材料を導入する試みが世界レベルで進んでいる。デバイスの作製には、ウェットエッチングが不可欠である。近年、貴金属と接触した半導体表面が、溶液中で選択的に溶解することを利用した金属アシストエッチングが盛んに研究されている。代表者は、貴金属を用いない、グラフェンアシストエッチングの開発に取り組み、基礎特性を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 12件、 招待講演 8件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ローレンスバークレー国立研究所(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ローレンスバークレー国立研究所(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Investigation of reaction sequence occurring in graphene-assisted chemical etching of Ge surfaces in water2018

    • 著者名/発表者名
      Shaoxian Li, Kazuki Nakade, Tomoki Hirano, Kentaro Kawai, Kenta Arima
    • 雑誌名

      Materials Science in Semiconductor Processing

      巻: 87 ページ: 32-36

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2018.07.009

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical etching of a semiconductor surface assisted by single sheets of reduced graphene oxide2018

    • 著者名/発表者名
      Hirano Tomoki、Nakade Kazuki、Li Shaoxian、Kawai Kentaro、Arima Kenta
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 127 ページ: 681-687

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2017.11.053

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Etch Pits on Germanium Surfaces Loaded with Reduced Graphene Oxide in Water2017

    • 著者名/発表者名
      Nakade Kazuki、Hirano Tomoki、Li Shaoxian、Saito Yusuke、Mori Daichi、Morita Mizuho、Kawai Kentaro、Arima Kenta
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 77 号: 4 ページ: 127-133

    • DOI

      10.1149/07704.0127ecst

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reactivity of Water Vapor with Ultrathin GeO2/Ge and SiO2/Si Structures Investigated by Near-Ambient-Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Arima Kenta、Hosoi Takuji、Watanabe Heiji、Crumlin Ethan J
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 80 号: 2 ページ: 131-140

    • DOI

      10.1149/08002.0131ecst

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Formation of Etch Pits on Germanium Surfaces Loaded with Reduced Graphene Oxide in Water2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Nakade, Tomoki Hirano, Shaoxian Li, Yusuke Saito, Daichi Mori, Mizuho Morita, Kentaro Kawai and Kenta Arima
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 78

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Comparative study of GeO2/Ge and SiO2/Si structures on anomalous charging of oxide films upon water adsorption revealed by ambient-pressure X-ray photoelectron spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Daichi Mori, Hiroshi Oka, Takuji Hosoi, Kentaro Kawai, Mizuho Morita, Ethan J. Crumlin, Zhi Liu, Heiji Watanabe, and Kenta Arima
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 120 号: 9 ページ: 0953061-10

    • DOI

      10.1063/1.4962202

    • NAID

      120007145772

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of metal particles on the Si etching rate with N-fluoropyridinium salts2016

    • 著者名/発表者名
      Masaki Otani, Kentaro Kawai, Kentaro Tsukamoto, Takabumi Nagai, Kenji Adachi, Junichi Uchikoshi, Kenta Arima, and Mizuho Morita
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 10 ページ: 1080031-3

    • DOI

      10.7567/jjap.55.108003

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pit Formation, Patterning and Flattening of Ge Surfaces in O2-Containing Water by Metal-Assisted Chemical Etching2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kawase, Atsushi Mura, Yusuke Saito, Takeshi Okamoto, Kentaro Kawai, Yasuhisa Sano, Kazuto Yamauchi, Mizuho Morita, and Kenta Arima
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 75 号: 1 ページ: 107-112

    • DOI

      10.1149/07501.0107ecst

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Segregation of ions in deliquesced droplets of alkali-halide nano-crystals on SiO22016

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima
    • 雑誌名

      Journal of Material Sciences & Engineering

      巻: 5 号: 02 ページ: 66-66

    • DOI

      10.4172/2169-0022.c1.011

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Fundamental Properties for Enhanced Etching of Ge Surfaces in Water Assisted by Single Sheets of Reduced Graphene Oxide2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano, Y. Nakata, H. Yamashita, S. Li, K. Kawai, K. Yamamura and K. Arima
    • 学会等名
      46th Conference on the Physics & Chemistry of Surfaces & Interfaces
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Atomic-scale Observations of Reduced Graphene Oxide Nanosheets Dispersed on HOPG Substrates2019

    • 著者名/発表者名
      S. Li, T. Hirano, K. Kawai, K. Yamamura, K. Arima
    • 学会等名
      46th Conference on the Physics & Chemistry of Surfaces & Interfaces
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 半導体表面におけるグラフェン・アシストエッチングの基礎特性の解明2019

    • 著者名/発表者名
      平野 智暉、中田 裕己、山下 裕登、李 韶賢、川合 健太郎、山村 和也、有馬 健太
    • 学会等名
      2019年 第66回 応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ウェットエッチングによる半導体表面構造の極限制御 ~不動態化から触媒アシストエッチングまで~2018

    • 著者名/発表者名
      有馬健太
    • 学会等名
      表面技術協会 ARS研究会 第100回例会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 表面科学に基づく固液界面プロセスの極限診断・制御とその応用2018

    • 著者名/発表者名
      有馬健太
    • 学会等名
      2018年度 精密工学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ge表面におけるグラフェン・アシストエッチングの基礎研究~エッチング速度の温度依存性と活性化エネルギーの評価~2018

    • 著者名/発表者名
      平野智暉、中田裕己、山下裕登、李韶賢、川合健太郎、山村和也、有馬健太
    • 学会等名
      2018年 第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] HOPG 基板上に形成したヒドラジン還元グラフェンナノシートの原子レベル構造観察2018

    • 著者名/発表者名
      李韶賢、平野智暉、川合健太郎、山村和也、有馬健太
    • 学会等名
      2018年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 還元グラフェンシートによる半導体表面の選択エッチングの溶液温度依存性2018

    • 著者名/発表者名
      平野智暉、中田裕己、山下裕登、李韶賢、川合健太郎、山村和也、有馬健太
    • 学会等名
      2018年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Observations of chemically reduced graphene oxide on atomic scale by scanning tunneling microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      李韶賢、平野智暉、川合健太郎、山村和也、有馬健太
    • 学会等名
      2018年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Reactivity of Water Vapor with Ultrathin GeO2/Ge and SiO2/Si Structures Investigated by Near-Ambient-Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima, Takuji Hosoi, Heiji Watanabe, and Ethan J Crumlin
    • 学会等名
      232nd Meeting of The Electrochemical Society
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Catalysts to Enhance Chemical Etching of Ge Surfaces in Water: From Noble Metals to Reduced Graphene Oxide2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima, Kazuki Nakade, Daichi Mori, Yusuke Saito, Kentaro Kawai, and Mizuho Morita
    • 学会等名
      231st Meeting of The Electrochemical Society
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Reduction of Graphene Oxide on Enhanced Etching of Ge Surfaces in O2-containing Water2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Hirano, Kazuki Nakade, Shaoxian Li, Mizuho Morita, Kentaro Kawai, Kenta Arima
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Surface Science
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhanced Etching of Ge Surfaces in Water by Single Flakes of Graphene Catalysts2017

    • 著者名/発表者名
      K. Nakade, T. Hirano, S. Li, K. Kawai, M. Morita and K. Arima
    • 学会等名
      Symposium on Surface Science & Nanotechnology - 25th Anniversary of SSSJ Kansai -
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbon Overlayer on 4H-SiC Surfaces by Plasma Oxidation at near Room Temperature Followed by Wet Etching2017

    • 著者名/発表者名
      K. Hosoo, R. Ito, K. Kawai, Y. Sano, M. Morita and K. Arima
    • 学会等名
      Symposium on Surface Science & Nanotechnology - 25th Anniversary of SSSJ Kansai -
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Segregation of ions in deliquesced droplets of alkali-halide nano-crystals on SiO22016

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima
    • 学会等名
      International Conference and Exhibition on Materials Chemistry
    • 発表場所
      Valencia, Spain
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ion Segregation in Deliquesced Droplets of Alkali Halide Nanocrystals on SiO2 Approached by both Surface Science Techniques and Electrical Characteristics2016

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima, Yoshie Kawai, Kentaro Kawai and Mizuho Morita
    • 学会等名
      Collaborative Conference on 3D & Materials Research
    • 発表場所
      Seoul, South Korea
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pit Formation, Patterning and Flattening of Ge Surfaces in O2-Containing Water by Metal-Assisted Chemical Etching2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kawase, A. Mura, Y. Saito, T. Okamoto, K. Kawai, Y. Sano, K. Yamauchi, M. Morita, and K. Arima
    • 学会等名
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science 2016
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of Aggregated Carbon Compounds at SiO2/SiC Interface after Plasma Oxidation at Near Room Temperature2016

    • 著者名/発表者名
      K. Arima, K. Hosoo, R. Ito, N. Saito, K. Kawai, Y. Sano, and M. Morita
    • 学会等名
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science 2016
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Atomic-Scale Analysis of Semiconductor Surfaces after Wet-Chemical Treatments Such as Cleaning and Polishing2016

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arima, Kentaro Kawai and Mizuho Morita
    • 学会等名
      BIT's 6th Annual World Congress of Nano Science & Technology -2016
    • 発表場所
      Singapore
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 洗浄技術のコツ --Si表面のウェット洗浄2016

    • 著者名/発表者名
      有馬健太
    • 学会等名
      第77回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟市
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 有馬健太 ホームページ

    • URL

      http://www-pm.prec.eng.osaka-u.ac.jp/kenta_arima/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-02-21  

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