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水分子を解離する触媒機能電極の開発と超純水電解加工プロセスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 17206013
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生産工学・加工学
研究機関大阪大学

研究代表者

後藤 英和  大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80170463)

研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
48,490千円 (直接経費: 37,300千円、間接経費: 11,190千円)
2007年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2006年度: 22,750千円 (直接経費: 17,500千円、間接経費: 5,250千円)
2005年度: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円)
キーワード超純水電気化学加工 / 低環境負荷型加工法 / 平滑表面創成 / 3次元形状転写加工 / 表面修飾電極 / 官能基修飾微粒子 / カルボキシル基 / スルホ基 / 第一原理シミュレーション / 電子輸送特性シミュレーション / 機械工作・生産工学 / 電解加工 / 水酸化物イオン / 水素イオン / 表面修飾触媒電極 / 官能基
研究概要

水分子を解離する機能を有する電極の開発、および官能基修飾微粒子を用いた新しい超純水電解加工法の研究開発を行った結果、以下の成果を得た。(1)多結晶カーボン電極表面をカルボキシル化およびスルホ化することに成功し、これを用いて陽極とした銅の超純水中での電解加工実験を行った結果、約8nm/sの速度で加工を行うことができた。特に、スルホ基修飾電極の場合、100%に近い電流効率において、Ra=4nmの超平滑銅表面の創成に成功した。また、アミノ基で表面修飾した金電極を用いて、陰極としたアルミニウムの加工を行った場合、0.2nm/sの速度で加工を行うことができた。(2)4級アンモニウム基で修飾された平均粒径30nmの超微粒子を超純水に分散させ、さらにこれを透析膜によりろ過することで分散液内の金属不純物レベルをppbオーダにまで低減した加工液を用いて、Siウエハの平滑表面創成実験を行ったところ、(001)表面では市販ウエハと同等のRa=0.1228nmの粗さ、(111)面においては市販ウエハよりもより平滑なRa=0.064nmの粗さの加工面が得られた。以上のことから、本研究で提案した電気化学加工法により従来技術と同等以上の超平滑表面を創成できることを実証した。(3)さらに、官能基修飾微粒子を分散させた超純水を用いる電気化学加工法を、Cu,Al,WなどSi以外の材料に適用し表面創成実験を行った結果、粒子径を大きくすることで対抗電極形状の転写性能が向上することを見出した。この結果により、本加工法が平滑表面だけでなく、3次元構造の創成加工にも適用可能であることがわかった。

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (18件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Electron Transport Simulations of a Multilead System Using the Impulse Response Method2008

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, H. Goto and K. Hirose
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysis (in press.)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron Transport Simulations of a Multilead System Using the Impulse Rdsponse Method2008

    • 著者名/発表者名
      T., Suzuki, H., Goto, K., Hirose
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysis (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electron Transport Simulations of a Multiead System Using the Impulse Response Method2008

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, H. Goto and K. Hirose
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysis (in press)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of flat silicon surfaces using ion-exchange particles in ultrapure water2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Ichii and H. Goto
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta 52

      ページ: 2927-2932

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Damascene Cu Wiring Using Solid Acid Catalyst2007

    • 著者名/発表者名
      K. Yagi, J. Murata, H. Hara, Y. Sano, K. Yamauchi and H. Goto
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials 8

      ページ: 166-169

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Facrication of flat silicon surfaces uning ion-exchange particles in ultrapure water2007

    • 著者名/発表者名
      Y., Ichii, H., Goto
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta 52

      ページ: 2927-2932

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fabrication of Damascene Cu Wiring Using Solid Acid Catalyst2007

    • 著者名/発表者名
      K., Yagi, J., Murata, H., Hara, Y., Sano, K., Yamauchi, H., Goto
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials 8

      ページ: 166-169

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fabrication of flat silicon surfaces using ion-exchange particles in ultrapure water2007

    • 著者名/発表者名
      YOSHIO ICHII, HIDEKAZU GOTO
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta 52

      ページ: 2927-2932

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrochemical Etching Using Surface-Sulfonated Electrodes in Ultrapure Water2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Ichii, Y. Mori, K. Hirose, K. Endo, K. Yamauchi and H. Goto
    • 雑誌名

      Journal of Electrochemical Society 153(5)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Eco-Friendly Electrochemical Etching Process of Silicon on Cathode2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Ichii and H. Goto
    • 雑誌名

      Journal of Electrochemical Society 153(10)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Etching Using Surface-Sulfonated Electrodes in Ultrapure Water2006

    • 著者名/発表者名
      Y., Ichii, Y., Mori, K., Hirose, K., Endo, K., Yamauchi, H., Goto
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society 153(5)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Eco-Friendly Electrochemical Etching Process of Silicon on Cathode2006

    • 著者名/発表者名
      Yoshio, Ichii, Hidekazu, Goto
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society 153(10)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] DEVELOPMENT OF ECO-FRIENDLY ELECTRO-CHEMICAL ETCHING PROCESS OF SILICON ON CATHODE2006

    • 著者名/発表者名
      YOSHIO ICHII, HIDEKAZU GOTO
    • 雑誌名

      JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY 153(10)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] ELECTROCHEMICAL ETCHING USING SURFACE-SULFONATED ELECTRODES IN ULTRAPURE WATER2006

    • 著者名/発表者名
      Y.ICHII, Y.MORI, K.HIROSE, K.ENDO, K.YAMAUCHI, H.GOTO
    • 雑誌名

      JOURNAL OF ELECTROCHEMICAL SOCIETY 153,5(IN PRINTING)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrochemical Etching Using Surface Modified Graphite Electrodes in Ultrapure Water2005

    • 著者名/発表者名
      Y. Ichii, Y. Mori, K. Hirose, K. Endo, K. Yamauchi and H. Goto
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta 50(27)

      ページ: 5379-5383

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Etching Using Surface Carboxylated Graphite Electrodes in Ultrapure Water2005

    • 著者名/発表者名
      Yoshio, Ichii, Yuzo, Mori, Kikuji, Hirose, Katsuyoshi, Endo, Kazuto ,Yamauchi, Hidekazu, Goto
    • 雑誌名

      Electrochemica Acta 50(27)

      ページ: 5379-5383

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] ELECTROCHEMICAL ETCHING USING SURFACE MODIFIED GRAPHITE ELECTRODES IN ULTRAPURE WATER2005

    • 著者名/発表者名
      Y.ICHII, Y.MORI, K.HIROSE, K.ENDO, K.YAMAUCHI, H.GOTO
    • 雑誌名

      ELECTROCHIMICA ACTA 50,27

      ページ: 5379-5383

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] Electron-Transport Simulations of Multieads System Using Impulse-Response Method2007

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, H. Goto and K. Hirose
    • 学会等名
      The 10th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations, program and abstracts, P76.
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2007-10-29
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Electron-Transport Simulations of Multileads System Using Impulse-Response Method2007

    • 著者名/発表者名
      T., Suzuki, H., Goto, K., Hirose
    • 学会等名
      The 10th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations, program and abstracts
    • 発表場所
      Hiroshima
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Fabrication of flat silicon surface using eco-friendly electrochemical etching process on cathode2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Ichii and H. Goto
    • 学会等名
      International 21st COE Symposium on Atomistic Fabrication Technology
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2006-10-19
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Fabrication of Damascene Cu Wiring Using Solid Acid Catalyst2006

    • 著者名/発表者名
      K. Yagi, J. Murata, H. Hara, Y. Sano, K. Yamauchi and H. Goto
    • 学会等名
      International 21st COE Symposium on Atomistic Fabrication Technology
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2006-10-19
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of Low-emission MEMS Process2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Ichii and H. Goto
    • 学会等名
      4th ISE(The International Society of Electroche mistry)Spring Meeting 2006
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2006-04-17
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 低環境負荷型電気化学加工法の開発-単結晶シリコン(001)表面の形状パターニング2006

    • 著者名/発表者名
      一井愛雄、後藤英和
    • 学会等名
      電気化学会第73回大会講演論文集, pp.311-311.
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      2006-04-01
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of Low-emission Chemical Etching Method for Nano-structure Fabrication on Silicon2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Ichii and H. Goto
    • 学会等名
      Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium Abstracts, pp.95-95.
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2006-01-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of Low-emission Chemical Etching Method for Nano-structure Fabrication on Silicon2006

    • 著者名/発表者名
      Y., Ichii, H., Goto
    • 学会等名
      Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium Abstracts
    • 発表場所
      Osaka University
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of Low-emission MEMS Process2006

    • 著者名/発表者名
      Yoshi, ICHII, Hidekazu, GOTO
    • 学会等名
      4th ISE (The International Society of Electrochemistry) Spring Meeting 2006
    • 発表場所
      Singapore
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Fabrication of flat silicon surface using eco-friendly electrochemical etching process on cathode2006

    • 著者名/発表者名
      Yoshio, ICHII, Hidekazu, GOTO
    • 学会等名
      International 21st COE Symposium on Atomistic Fabrication 'technology
    • 発表場所
      Osaka
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Fabrication of Damascene Cu Wiring Using Solid Acid Catalyst2006

    • 著者名/発表者名
      K., Yagi, J., Murata, H., Hara, Y., Sano, K., Yamauchi, H., Goto
    • 学会等名
      International 21st COE Symposium on Atomistic Fabrication Technology
    • 発表場所
      Osaka
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] First-Principles Molecular-Dynamics Simulations of Organic Molecule Dissociation Process by OH2005

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura, S. Kakeya, K. Yagi, Y. Ichii, K. Inagaki, K. Endo, K. Hirose and H. Goto
    • 学会等名
      The 8th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations, Abstract and Program pp.76-76.
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2005-10-31
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] First-Principles Molecular-Dynamics Simulations of Organic Molecule Dissociation Process by OH2005

    • 著者名/発表者名
      T., Kimura, S., Kakeya, K., Yagi, Y., Ichii, K., Inagaki, K., Endo, K., Hirose, H., Goto
    • 学会等名
      The 8th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations, Abstract and Program pp.76-76
    • 年月日
      2005-10-31
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Electrochemical Etching Using Surface Modified Graphite Electrodes in Ultrapure Water2005

    • 著者名/発表者名
      Y. Ichii, Y. Mori, H. Hirose, K. Endo, K. Yamauchi, K. Yagi and H. Goto
    • 学会等名
      The 5th Asian Conference on Electrochemistry (ACEC2005), Proceedings of ACEC2005, 1P14
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2005-05-10
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Electrochemical Etching Using Surface Modified Graphite Electrodes in Ultrapure Water2005

    • 著者名/発表者名
      Y., Ichii, Y., Mori, H., Hirose, K., Endo, K., Yamauchi, K., Yagi, H., Goto
    • 学会等名
      The 5th Asian Conference on Electro-chemistry(ACEC2005), Proceedings of ACEC2005, IP14
    • 年月日
      2005-05-10
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 表面修飾電極を用いた超純水中での電気化学加工法2005

    • 著者名/発表者名
      一井愛雄、森 勇藏、後藤英和、広瀬喜久治、遠藤勝義、山内和人
    • 学会等名
      電気化学会第72回大会、電気化学会第72回大会講演論文集、pp.384-384.
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2005-04-03
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 水分解触媒電極を用いた超純水電気化学加工法の研究2005

    • 著者名/発表者名
      村田順二、一井愛雄、森勇藏、広瀬喜久治、遠藤勝義、山内和人、後藤英和
    • 学会等名
      精密工学会
    • 発表場所
      京都大学
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 超純水のみによる電気化学的加工法の研究-加工中に生成するOHラジカルの測定-2005

    • 著者名/発表者名
      八木 圭太, 一井愛雄, 森勇蔵, 広瀬喜久治, 遠藤勝義, 後藤英和
    • 学会等名
      精密工学会
    • 発表場所
      京都大学
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 基板表面の加工方法2006

    • 発明者名
      後藤英和、一井愛雄
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学
    • 産業財産権番号
      2006-005121
    • 出願年月日
      2006-01-12
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 基板表面の加工方法2006

    • 発明者名
      後藤英和, 一井愛雄
    • 権利者名
      大阪大学
    • 産業財産権番号
      2006-005121
    • 出願年月日
      2006-01-12
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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