量子ドット3次元配置制御ナノプロセスの開発

• 研究課題/領域番号: 23651148
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 李 恵リョン 大阪大学, 産業科学研究所, 特任教授 (00362632)
• 研究期間 (年度): 2011
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2011年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011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: ナノ位置制御 / 超微細加工技術 / electrron beam lithography / 金属酸化膜なの構造体

研究概要

光に対して従来の限界を超えた超巨大な電子・ホールペア生成効率を示し、超高効率太陽電池の創製が期待される"ナノ量子ドット"に対し、トップダウン・超微細加工技術+ボトムアップ・自己組織化技術+薄膜ヘテロ接合形成技術の異種ナノテクノロジーを融合することにより、その位置・サイズ・密度を望みのままに制御しヘテロ界面に埋め込むナノ量子ドット3次元完全配置制御プロセスを確立する。今年度は、以下の研究方法により研究を行った。トップダウン・ナノプロセスによる位置制御ナノ規制空間の形成を行った。既存のナノ構造体は、有機物を利用して製作しているため、ナノ構造体の精度を維持するためには、構造上の問題よりも、物質の問題に起因する欠点を常に持っていた。これを改善するために、転移金属酸化物TiO_2、SiO_2薄膜を利用して、位置制御ナノ規制空間の構造体を製作した。
一般的なナノスケールの素子作製方法として広く利用されているelectron beam lithographyの方法を用いて50ナノサイズのナノウェルアレイ構造の枠を製作し、electron beam evaporationとsputtering手法を用いてTiO_2薄膜を50nmの厚さで蒸着し、ナノ構造体を作製した。硬化したレジストに、所定のパターンで電子ビームを照射し、その後、基板を現象溶液(メチルエチルケトン:イソプロピルアルコール=1:3)に30秒の間浸漬することによってレジストを現像し、一般的な金属酸化蒸着装置を用いる直流マグネトロンスパッタリング法たよって、SiO_2を蒸着して金属酸化物膜を形成した。さらに、基板をアセトンに30分以上浸漬して蒸着後に残ったレジストおよびレジスト上に蒸着したSiO_2を除去することによって、電極表面を露出させ、複数のウェルの配列を形成した。この結果、直径60nmで深さが40nmという非常に小さいサイズのウェルのアレイ形成に成功した。