メゾスコピッククラスタービームによる有機電子材料のダメージフリー・ナノ加工

• 研究課題/領域番号: 23310080
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 豊田 紀章 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00382276)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円); 2013年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2012年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2011年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
• キーワード: クラスター / 有機材料 / ナノ加工 / ダメージフリー / クラスターイオン / 有機電子材料

研究概要

Ar等から形成されたメゾスコピッククラスタービームを用い、ピックアップセルを用いた混合クラスター形成や、荷電状態、クラスターサイズ、照射中雰囲気ガスなどを変化させて有機材料のダメージフリー・ナノ加工を行った。損傷評価には主としてGCIBと真空一貫で接続された光電子分光分析装置を用いた。その結果、低イオン化電子電圧による多価クラスターイオン生成の抑制や、クラスターサイズ制御、水蒸気等の雰囲気ガス制御を行うことにより、低損傷で有機材料の加工が可能であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of charge state of gas cluster ions by means of individual crater observations (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda, I. Yamada
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B 巻: 307 ページ: 269-272
  • NAID: 40020675212
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gas cluster ion beam etching under acetic acid vapor for etch-resistant material (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, R. Hinoura, N. Toyoda, K. Hara, I. Yamada
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52
  • NAID: 40020934185
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic properties of Fe7Co3 films with gas clusterion beam irradiations (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda, A. Fujimoto, I. Yamada
  • 雑誌名: Journal of applied physics 巻: 113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface morphology and sputtering yield of SiO2 withoblique-incidence gas cluster ion beam (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sumie, N. Toyoda, I. Yamada
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B 巻: 52 ページ: 290-293
  • 査読あり
• [雑誌論文] Irradiation effects of gas cluster ion beamson co-fe films (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda, A. Fujimoto, I. Yamada
  • 雑誌名: Japanese journal of applied physics 巻: 52
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gas cluster ion beam etching under acetic acid vapor for etch-resistant material (2013)
  • 著者名/発表者名: A.Yamaguchi, R.Hinoura, N.Toyoda, K.Hara, I.Yamada
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 号: 5S2 ページ: 05EB05-05EB05
  • DOI: 10.7567/jjap.52.05eb05
  • NAID: 40020934185
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic properties of Fe7Co3 films with gas cluster ion beam irradiations (2013)
  • 著者名/発表者名: N.Toyoda, A.Fujimoto, I.Yamada
  • 雑誌名: Journal of applied physics 巻: 113 号: 17
  • DOI: 10.1063/1.4797475
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface morphology and sputtering yield of SiO2 with oblique-incidence gas cluster ion beam (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Sumie, N.Toyoda, I.Yamada
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B 巻: 307 ページ: 290-293
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2013.01.087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Irradiation effects of gas cluster ion beams on co-fe films (2013)
  • 著者名/発表者名: N.Toyoda, A.Fujimoto, I.Yamada
  • 雑誌名: Japanese journal of applied physics 巻: 52 号: 6S ページ: 06GF01-06GF01
  • DOI: 10.7567/jjap.52.06gf01
  • NAID: 40020934190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction of irradiation damage using size-controlled nitrogen gas cluster ion beams (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda, and I. Yamada
  • 雑誌名: Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section B 巻: 273 ページ: 11-14
  • NAID: 40020675393
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Cu Etching Using O2 Cluster Ion Beam under Acetic Acid Gas Atmosphere (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Suda, N. Toyoda, K. Hara, I. Yamada
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51
  • NAID: 210000072698
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal etching with reactive gas cluster ion beams using pickup cell (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda, I. Yamada
  • 雑誌名: AIP conference proceedings 巻: 1496 ページ: 288-291
  • NAID: 40020675205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gas cluster ion beam technology for nano-fabrication (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda, I. Yamada
  • 雑誌名: Advances in Science and Technology 巻: 82 ページ: 1-8
  • NAID: 40020675203
• [雑誌論文] Development of Cu Etching Using O2 Cluster Ion Beam under Acetic Acid Gas Atmosphere (2012)
  • 著者名/発表者名: Takanori Suda
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 号: 8S1 ページ: 08HA02-08HA02
  • DOI: 10.1143/jjap.51.08ha02
  • 査読あり
• [学会発表] CF4-GCIB照射によるDLC膜極表面フッ素化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村 旭
  • 学会等名: 2014応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] TEM study ofirradiation effects of GCIB (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda, A. Yamaguchi, A. Fujimoto, R. Hinoura and I. Yamada
  • 学会等名: 第23回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜(神奈川)
  • 年月日: 2013-12-09
• [学会発表] Ripple formations by gas cluster ions inambient reactive gas (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda, K. Sumie, A. Kimura, I. Yamada
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRSジョイントシンポジウム
  • 発表場所: 同志社大学(京都)
  • 年月日: 2013-09-20
• [学会発表] ガスクラスターイオンビーム照射によるされた DLC膜の表面の構造改質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤本昌宏、豊田紀章、山田公
  • 学会等名: 2013応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(京都)
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] GCIB照射によるメディア保護膜の表面平坦化効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村旭、富田淳、豊田紀章、谷弘詞、山田公
  • 発表場所: 同志社大学(京都)
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] Low-damage and high-rate sputtering of organic materials with GCIB under H2O vapor environment (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda, I. Yamada
  • 学会等名: Surface modification of materials by ionbeams 2013
  • 発表場所: クシャダシ(トルコ)
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] In-situ XPS study of GCIB etching for materialsused in STT-MRAM (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Hinoura, N. Toyoda, I. Yamada
  • 学会等名: ドライプロセスシンポジウム 2013
  • 発表場所: 済州島(韓国)
  • 年月日: 2013-08-30
• [学会発表] Nano-scale surface modification and ion induced reactions withgas cluster ion beams (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda, I. Yamada
  • 学会等名: 2013春季ヨーロッパ材料学会(E-MRS)
  • 発表場所: ストラスブール(フランス)
  • 年月日: 2013-05-28
  • 招待講演
• [学会発表] ガスクラスターイオンビームによる磁気トンネル接合素子下の平坦化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口明良、日野浦諒、豊田紀章、原謙一、山田公
  • 学会等名: 2013応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] ガスクラスターイオンビームによる磁性膜の低損傷加工 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤本昌宏、木村旭、豊田紀章、山田
  • 学会等名: 2013応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] ガスクラスターイオンビームエッチング後の MRAM材料の表面状態評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 日野浦諒、山口明良、豊田紀章、原謙一、山田公
  • 学会等名: 2013応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] Etching of FeCo films with gas cluster ion beams and their magnetic properties (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda
  • 学会等名: 12th Joint MMM-IntermagConference 2013
  • 発表場所: シカゴ(米国)
  • 年月日: 2013-01-15
• [学会発表] Nano-scale surface modification and ion induced reactions with gas cluster ion beams (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊田 紀章
  • 学会等名: 2013春季ヨーロッパ材料学会（E-MRS）
  • 発表場所: ストラスブール（フランス）
  • 招待講演
• [学会発表] In-situ XPS study of GCIB etching for materials used in STT-MRAM (2013)
  • 著者名/発表者名: 日野浦 諒
  • 学会等名: ドライプロセスシンポジウム2013
  • 発表場所: 済州島（韓国）
• [学会発表] ガスクラスターイオンビーム照射によるされたDLC膜の表面の構造改質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤本 昌宏
  • 学会等名: 2013応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] GCIB照射によるメディア保護膜の表面平坦化効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村 旭
  • 学会等名: 2013応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] Ripple formations by gas cluster ions in ambient reactive gas (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊田 紀章
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRSジョイントシンポジウム
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] Low-damage and high-rate sputtering of organic materials with GCIB under H2O vapor environment (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊田 紀章
  • 学会等名: Surface modification of materials by ion beams 2013
  • 発表場所: イズミール（トルコ）
• [学会発表] TEM study of irradiation effects of GCIB (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊田 紀章
  • 学会等名: 日本MRS年次大会2013
  • 発表場所: 横浜開港記念会館
• [学会発表] Planarization of Films under Magnetic Tunnel Junction with Gas Cluster Ion Beam Irradiation (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口 明良
  • 学会等名: 日本MRS年次大会2013
  • 発表場所: 横浜開港記念会館
• [学会発表] Nano-scale Surface Modification and Ion Induced Chemical Reactions with Gas Cluster Ion Beams (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda
  • 学会等名: 2nd annual world congress of nano-science and technology
  • 発表場所: 青島(中国)
  • 年月日: 2012-10-28
  • 招待講演
• [学会発表] Gas cluster ion beam etching of metals with pick-up cell (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda and I. Yamada
  • 学会等名: 19th international conference on ionimplantation technology
  • 発表場所: ヴァリャドリード(スペイン)
  • 年月日: 2012-06-25
• [学会発表] Gas cluster ion beam technology for nanofabrication (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda and I. Yamada
  • 学会等名: 4th international conference smart materials,structures and systems
  • 発表場所: モンテカッティーニテルメ(イタリア)
  • 年月日: 2012-06-11
  • 招待講演
• [学会発表] What is the key parameter of electron ionization on crater formations on solid surface ? (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda, T. Furuya and I. Yamada
  • 学会等名: 11th Workshop on Cluster Ion Beam Technology
  • 発表場所: 京都大学品川オフィス(東京都)
  • 年月日: 2011-12-05
• [学会発表] What is the key parameter of electron ionization on crater formations on solid surface? (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Toyoda, T.Furuya, I.Yamada
  • 学会等名: 11^<th> Workshop on Cluster Ion Beam Technology
  • 発表場所: 京都大学品川オフィス(東京都)
  • 年月日: 2011-12-05
• [学会発表] 雰囲気ガス中 GCIB照射された有機材料の XPSによる評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中桐基裕、豊田紀章、山田公
  • 学会等名: 2011年秋季応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] 雰囲気ガス中GCIB照射された有機材料のXPSによる評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中桐基裕、豊田紀章、山田公
  • 学会等名: 2011年秋季応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Surface modification and interaction with gas cluster ion beams (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Toyoda and I. Yamada
  • 学会等名: 20th International Conference onIon Beam Analysis
  • 発表場所: イタペマ(ブラジル)
  • 年月日: 2011-04-15
  • 招待講演
• [学会発表] Surface modification and interaction with gas cluster ion beams (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Toyoda, I.Yamada
  • 学会等名: 20^<th> International Conference on Ion Beam Analysis
  • 発表場所: イタペマ(ブラジル)(招待講演)
  • 年月日: 2011-04-15
• [学会発表] GCIB照射損傷のクラスターサイズ依存性の In-situXPSによる評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中桐基裕、豊田紀章、山田公
  • 学会等名: 2012年春季応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] GCIB照射損傷のクラスターサイズ依存性のIn-situ XPSによる評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中桐基裕、豊田紀章、山田公
  • 学会等名: 2012年春季応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] Gas cluster ion beam technology for nanofabrication
  • 著者名/発表者名: Noriaki Toyoda
  • 学会等名: 4th international conference smart materials, structures and systems
  • 発表場所: モンテカッティーニテルメ（イタリア）
  • 招待講演
• [学会発表] Gas cluster ion beam etching of metals with pick-up cell
  • 著者名/発表者名: Noriaki Toyoda
  • 学会等名: 19th international conference on ion implantation technology
  • 発表場所: ヴァリャドリード（スペイン）
• [学会発表] Nano-scale Surface Modification and Ion Induced Chemical Reactions with Gas Cluster Ion Beams
  • 著者名/発表者名: Noriaki Toyoda
  • 学会等名: 2nd annual world congress of nano-science and technology
  • 発表場所: 青島（中国）
  • 招待講演