| 研究実績の概要 |
新しいナノデバイスの研究開発および実用化のために、ナノレベルの自由で高機能な３次元加工を高生産効率で行うことが求められている。本研究課題では高機能マルチ集束イオンビーム（M-FIB）を開発し、マスクレスでエッチング、ドーピング、表面修飾、高機能薄膜形成などの多種多様なナノレベルの高機能加工が自由に行える新しいナノ加工（以下、「高機能ナノ自由加工」、と称する）法を研究開発することが目的である。
2020年度は提案したout-of-plane型イオン液体イオン源アレイの設計・作製技術について検討した。Si基板上にマイクロマシニングによりイオン液体イオン源アレイを作製するため、電極の最適配置を行うイオン源エミッタの先端付近の電界ポテンシャルのシミュレーション技術を駆使し最適化を行った。このイオン源を用いて、四種類のイオン液体すなわち、Si基板と化学反応する可能性があるフッ素元素を数多く含むイオン液体EMI-BF4、BMIM-PF6, EMIM-TFSIを用いて、イオン源の電圧・電流特性を調査した。イオン液体は一般的には液体の塩であり、蒸気圧が極めて低く、難燃性であり、イオン性であるが低粘性かつ高い分解電圧などの特徴を持ち、本イオン源にFおよびClなどを含むイオン液体を適用すればSi基板と反応させることにより従来のGa集束イオンビームに比しスパッタ率で8倍程度と大幅な改善が可能であることを明らかにした。また、作製した本マルチイオン源ではイオン先端半径の最適化により印加電圧１－２KVでイオンビームが放出されていることが判明した。さらに各Si基板のエッチングを行う際の四重極質量分析計によるSi基板付近の質量分析結果とエッチング痕を比較しつつエッチングメカニズムを調査し、高加工能率の可能性、ナノ微細加工の可能性などマルチ集束イオンビーム加工の極限を追究した。
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