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放射線プロセスによる位置制御可能なケミカルフリー水中酸化物結晶生成法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 22K04986
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分31010:原子力工学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

岡本 一将  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (10437353)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード放射線利用 / 電子線 / 金属酸化物 / 水中結晶成長 / 紫外線 / リソグラフィ / レジスト / 放射線プロセス / ガンマ線(γ線) / 酸化亜鉛 / 水中結晶合成 / 放射線化学
研究開始時の研究の概要

現在様々な分野で、金属を含む微細粒子のより高効率で環境負荷が少ない形成プロセス開発が求められている。本研究では、放射線照射を用いて、水中での金属酸化物ナノ結晶の位置制御された形成プロセスの開発を行う。金属含有のパターニング材料(フォトレジスト)を結晶成長の種(種結晶)として水中で結晶成長させることで、直接的に10 nm以下の超微細な金属酸化物結晶の位置制御を可能とし、金属材料自身をソースとする高放射線場でのケミカルフリー金属酸化物結晶成長手法を確立する。

研究実績の概要

現在、重金属を含む微細結晶の形成と応用を行う研究が広く展開され、より高効率で環境負荷が少ない生成プロセス開発が求められている。本研究では、電子線照射と水中結晶光合成法(SPSC法)を組み合わせることにより水中での金属酸化物ナノ結晶の位置制御された形成プロセスの開発を行い、デバイス開発を行うことを目的として研究を実施した。重金属含有のパターニング材料(フォトレジスト)を電子線リソグラフィプロセスにより結晶成長の種(種結晶)とし、水中で結晶成長させることで金属酸化物結晶の微細構造体の位置制御を可能とする。さらに、環境汚染の恐れのある金属塩の還元反応を用いず、金属材料自身をソースとすることでケミカルフリーな金属酸化物結晶成長を行う。
今年度は種結晶である有機無機ハイブリッドレジストの取り扱いにおいて、加水分解反応を防ぐことで安定な評価を行うことが可能となったことにより、より均一な種結晶条件での実験が可能となった。さらにSPSC法(電子線、ガンマ線、紫外線照射)および水熱反応による水中酸化亜鉛結晶成長、ならびにガルバニック腐食やフォトリソグラフィによりパターニングを行ったレジストをマスクとすることによって位置選択的結晶成長を行う研究を実施した。さらにSPSC法で形成した酸化亜鉛結晶構造体の応用として、水中でのXe光照射下における酸化亜鉛結晶存在下でのベンゼンからフェノール生成反応に対する光触媒作用について調べた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

初年度、予期しない問題の発生により、1/4の期間しか研究課題を遂行することができなかったため、全体の研究としては当初の予定よりやや遅れているものの、今年度は種結晶である有機無機ハイブリッドレジストの物性および評価およびSPSC法による水中酸化亜鉛結晶成長に関する実験および酸化亜鉛結晶構造体の応用研究に関して、順調に進めることで遅れを取り戻しつつある。

今後の研究の推進方策

現在は予定通り、研究を実施できる状況に戻った。有機無機ハイブリッドレジストについては、従来の亜鉛、銅以外の金属種の含有の検討を行うとともに、高感度化のため金属配位性ポリマーに金属を配位させた組成についても検討を行う。また、電子線およびフォトリソグラフィを組み合わせた結晶構造の位置ならびに構造制御をさらに進めることで、光触媒、電界効果トランジスタ(FET)、発光デバイスへの応用研究を行っていく。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Sensitization of polymethacrylate resist with adding acid-generating promoters upon exposure to EUV light2023

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Kazumasa、Konda Akihiro、Ishimaru Yuki、Kozawa Takahiro、Nakagawa Yasunobu、Nishimura Masamichi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 62 号: 11 ページ: 116503-116503

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ad0745

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Resist Sensitive Property of Iodine-Containing Materials using Extreme Ultraviolet (EUV) Exposure Tool2022

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Iwashige, Hiroto Kudo, Kazumasa Okamoto, Takahiro Kozawa
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 35 号: 1 ページ: 41-47

    • DOI

      10.2494/photopolymer.35.41

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
    • 年月日
      2022-12-16
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Study on deprotonation from radiation-induced ionized acrylate polymers including acidgeneration promoters for improving chemically amplified resists2022

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Okamoto, Akihiro Konda, Yuki Ishimaru, Takahiro Kozawa, Yasunobu Nakagawa, Masamichi Nishimura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: - 号: 6 ページ: 066505-066505

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac67ba

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exploration of charge transport materials to improve the radiation tolerance of lead halide perovskite solar cells2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Murakami, Ryosuke Nishikubo, Fumitaka Ishiwari, Kazumasa Okamoto, Takahiro Kozawa , Akinori Saeki
    • 雑誌名

      Materials Advances

      巻: 3 号: 12 ページ: 4861-4869

    • DOI

      10.1039/d2ma00385f

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ポリヒドロキシスチレン系レジストポリマーのラジカルカチオンのダイナミクス2024

    • 著者名/発表者名
      岡本一将、室屋裕佐、古澤孝弘
    • 学会等名
      日本原子力学会 2024年春の年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Dynamics of radical cation of poly(4-hydroxystyerne)2024

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Okamoto, Yusa Muroya, Takahiro Kozawa
    • 学会等名
      The 27th SANKEN International Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 最先端量子ビームによる反応解析2023

    • 著者名/発表者名
      室屋裕佐、岡本一将、古澤孝弘
    • 学会等名
      大阪大学産業科学研究所第79回学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ガルバニク水中結晶光合成法を用いたZnO/Siの色調表面パターニングと発光特性2022

    • 著者名/発表者名
      メルバートジェーム, 塚村順平, 髙橋優樹, 張麗華, 岡本一将, 渡辺精一
    • 学会等名
      NGL2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 大阪大学産業科学研究所 古澤研究室

    • URL

      https://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/bms/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] 大阪大学産業科学研究所 量子ビーム物質科学研究分野(古澤研究室)ホームページ

    • URL

      https://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/bms/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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