2018 年度研究成果報告書

金属イオン水溶液／シリコン界面での無電解金属ナノ構造成長機構の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	16K05933
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	無機工業材料
研究機関	京都大学
研究代表者	西正之京都大学, 工学研究科, 講師 (50402962)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	金ナノ粒子 / 無電解 / シリコン / 集束イオンビーム
研究成果の概要	シリコン基板表面に集束イオンビーム（FIB）を照射後、塩化金酸水溶液を接触させると照射部に選択的に金が成長する。この現象のメカニズムを理解する目的で飛行時間型二次イオン質量分析法を用いて金成長後のシリコン表面を分析した結果、金成長に伴いFIB照射部周辺において数10マイクロメートル以上にわたり非常に薄い1ナノメートル弱の酸化膜厚増を確認した。本手法を用いて市販の原子間力顕微鏡用探針の先端に選択的に金ナノ粒子を成長させた。その際、塩化金酸水溶液に塩化ナトリウムを加えることで金ナノ粒子の成長をさらに制御した。同探針を用いてナノスケールでのラマン分光測定にも成功した。
自由記述の分野	無機材料化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	基板上に金を形成する手法の一つであるシリコン基板への無電解金メッキでは、局所選択的であるかどうかに関わらず、いつもフッ化水素酸が使用されてきた。本手法はフッ化水素酸を使用しない単純な反応系を用いており、本手法における金の成長機構を理解することは半導体／溶液界面での現象をより深く理解することにつながる。ナノスケールでのラマン分光測定法であるチップ増強ラマン分光は材料開発や現象理解に有用なツールである。しかし、現状は探針の性能に課題があるため普及には至っていない。本成果は探針開発における新たな視点を与える。