多価重イオンビームの結晶材料の隆起現象を利用した３次元ナノ加工技術の開発

• 研究課題/領域番号: 25420061
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生産工学・加工学
• 研究機関: 高知工科大学
• 研究代表者: 百田 佐多生 高知工科大学, 環境理工学群, 准教授 (50299393)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013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: 微細加工技術 / 半導体結晶材料 / ナノ材料科学 / 粒子ビーム科学 / 3次元ナノ加工 / イオンビーム / 結晶材料 / ３次元ナノ加工

研究成果の概要

イオンビーム照射による結晶材料の隆起現象に着目し、新しいナノマイクロメートルサイズの三次元加工法としての可能性を検証した。
シリコンや炭化ケイ素結晶を被加工物として加工特性を評価し、ビームのエネルギーや照射量によって100nmまでの隆起高さを4 nm以下の精度で達成することに成功した。シリコン結晶を使って構造物のサイズを表面方向にも変形できることを実証した。比較的少ない照射量で隆起が達成できるため、隆起加工後の結晶材料の機械的強度の劣化が従来のイオンビーム加工に比べて低減されており、機械的要素として利用するのに適していることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Modification of mechanical properties of Si crystal irradiated by Kr-beam (2015)
  • 著者名/発表者名: X. Guo, S. Momota, N. Nitta, T. Yamaguchi, N. Sato, H. Tokaji
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 349 ページ: 123-128
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2015.04.193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lateral Deformation of a Silicon Crystal Surface Structure Induced by Low-Fluence Ion-Beam Irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: X. Guo, S. Momota, N. Nitta, K. Maeda
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 13 ページ: 34-41
  • NAID: 130004933829
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Morphological modification of surface of crystal materials by means of ion-beam induced expansion (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Momota
  • 学会等名: Intenational Conference on Applied and Engineering Physics
  • 発表場所: Hanoi, Vietnam
  • 年月日: 2015-10-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fabrication and modification of nano-structure by means of ion-beam induced expansion effect (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Momota, X. Guo, N. Sato, S. Tezuchi, H. Tokaji
  • 学会等名: The 5th Joint Meeting of the Intern. Conf. on Hyperfine Interactions and the Intern. Symp. on Nuclear Quadrupole Interactions
  • 発表場所: Canberra, Australia
  • 年月日: 2014-09-24
• [学会発表] 減速した多価重イオンビーム照射によって生成したシリコン結晶表面の隆起構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 戸梶秀人, 百田佐多生, 佐藤法幸, 手槌 聡, 郭小伟
  • 学会等名: 精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 鳥取大学
  • 年月日: 2014-09-16
• [学会発表] Ar, Krビームの照射によるシリコン結晶表面のピンホール径の収縮 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤法幸, 百田佐多生, 戸梶秀人, 手槌 聡, 郭小伟
  • 学会等名: 精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 鳥取大学
  • 年月日: 2014-09-16
• [学会発表] Morphological modification of nano-structure fabricated on crystal-Si surface by low fluence ion beam irradiation (2014)
  • 著者名/発表者名: X. Guo, S. Momota, N. Nitta, K. Maeda, N. Sato, H. Tokaji
  • 学会等名: 11th International Conference on the Structure of Surfaces
  • 発表場所: Coventry, UK
  • 年月日: 2014-07-21
• [学会発表] Modification of Surface Profile by means of Ion-Beam Induced Expansion Effect on Crystal Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: 百田佐多生, Jianguo Zhang , Xiaowei Guo
  • 学会等名: The 15th International Conference on Ion Sources (ICIS2013)
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] The application of Si lateral expansion induced by ion beam implantation in miro-/nanostructure modification (2013)
  • 著者名/発表者名: Xiaowei Guo, 百田佐多生, 新田紀子, 前田一樹
  • 学会等名: The 11th European Conf. on Accelerators in Appl. Res. and Tech. (ECAART-11)
  • 発表場所: Namur, Belgium