STM・CVD法による単電子トランジスターの試作

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650032
• 研究機関: 広島国際学院大学
• 研究代表者: 金持 徹 広島国際学院大学, 工学部, 教授 (40031059)
• 研究分担者: 田中 誠 広島国際学院大学, 工学部, 助教授 (90227174) ; 李木 経孝 広島国際学院大学, 工学部, 教授 (10136129) ; 遠藤 敏郎 広島国際学院大学, 工学部, 教授 (60069200) ; 森居 隆史 松下技研kk, 主任技師
• キーワード: 単電子素子 / 単電子トランジスター / ナノ構造 / 走査トンネル顕微鏡(STM) / 電子線リソグラフィ / CVD / 真空

研究概要

「単電子トランジスター」は、高密度化急速に進む電子素子の次世代技術として注目されているが、この素子が優位性を発揮するのは在来素子のおよそ100分の1程度より小さい場合であるから実用化は容易でない。本研究の「STM・CVD法」はその製作技術の一つで、走査型トンネル顕微鏡(STM)の深針先端部に有機金属ガスを吹き付け、トンネル電子によって金属原子を析出させる(CVD法)から、超微細電極の基板上への直接描画が出来る。従来の単電子素子の成功例がニオブなどの特殊元素を用いたり、補助電極で仮想電極を形成させるなどの便法に頼っているのに対し、この方法は実用的な金属で実際に微細電極を形成することができる。
本研究期間中には同一基板上に10μm程度の引き出し電極を用意し、この引き出し電極間にSTM-CVD法で超微細電極を作成する方法を採り、有機金属ガスとしては常温常圧で液状の高純度TMA(トリメチルアルミ)をボンベで購入して、減圧、気化させ、ノズルから噴入させた。まず(1)ノズルの設計製作を行った。また(2)ボンベからのCVDガスを減圧し、測定し、正確に所望の量を噴入できるようにした。(3)バルブや配管、ノズル等の中にCVDガスが固着しないように加熱装置をつけた。(4)実験に使用され真空ポンプから排出されるCVDガスを無毒化し煙突から安全に戸外に排出するようにフィルターや俳風機を設置した。(5)実際にCVDガスを導入してSTM深針によって金属電極を作製する予備実験に進んだ。
本年度末の段階では、実際に金属の微細電極が形成されることを確認することは出来ていない、その理由は付置されているCMA型オージェー分光装置の感度が不十分で面積の小さい電極からの信号を検出ないためである。しかし、今後この研究をさらに推進するには多くの課題を解決せねばならないことが判明したことも本研究の成果の一部である。

研究成果

• [文献書誌] 金持 徹, 森居隆史, 西浦正倫, 田中 誠: "超高真空温度可変走査型トンネル顕微鏡による超微細電極の作成(1)方法と用意した装置"真空. Vol.44 No.3. 263 (2000)
• [文献書誌] 西浦正倫, 森居隆史, 金持 徹, 田中 誠: "超高真空温度可変走査型トンネル顕微鏡による超微細電極の作成(2)SEMによる引き出し電極の作成"日本真空協会関西支部第2回研究例会資料. (2000)
• [文献書誌] 西浦正倫, 森居隆史, 金持 徹, 田中 誠: "超高真空温度可変走査型トンネル顕微鏡による超微細電極の作成(3)SEMとAFMによる基板と電極の検討"真空. Vol.44 No.3. 273 (2001)
• [文献書誌] 田中 誠, 久保 隆, 森居隆史, 西浦正倫, 金持 徹: "超高真空温度可変走査型トンネル顕微鏡による超微細電極の作成(4)STM・CVD法の予備実験"第42回真空に関する連合講演会諸演予稿集. 236 (2001)
• [文献書誌] 金持 徹, 久保 隆, 田中 誠, 西浦正倫, 森居隆史: "トンネル電子ビームを利用するリソグラフィー"第43回真空に関する連合講演会諸演予稿集. 134 (2002)
• [文献書誌] 金持 徹: "10nm級超微細電極作成技術の開発とその応用(1)"広島国際学院大学ハイテク・リサーチ・センター研究報告. Vol.1. 11-18 (1999)
• [文献書誌] 西浦正倫, 久保 隆, 田中 誠, 森居隆史, 金持 徹: "10nm級超微細電極作成技術の開発とその応用(2)電子ビームリソグラフィーによるパラジュウム電極の作成"広島国際学院大学ハイテク・リサーチ・センター研究報告. Vol.2. 13-23 (2000)