| 研究課題/領域番号 |
18H01335
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
磯野 吉正 神戸大学, 工学研究科, 教授 (20257819)
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| 研究分担者 |
菅野 公二 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (20372568)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 半導体ナノ細線 / 弾性歪み / 表面電位 |
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| 研究実績の概要 |
当申請の研究目的は、ボトムアップ成長シリコンカーバイト（SiC）ナノワイヤを検出素子とした超小型機械量センサの実現を目指して、『MEMSナノ引張試験デバイス』および『FET型ナノ曲げ試験デバイス』を新開発し、SiCナノワイヤの力学特性、ならびに弾性歪みと表面電位の相互作用が電気伝導特性に及ぼす影響を解明することである。具体的には、新たに原子スケール絶縁層で被覆したSiCナノワイヤを含有する上記2種類のナノワイヤ物性評価専用MEMSデバイスを新開発し、絶縁層を介したワイヤ表面電位の制御の下で、SiCナノワイヤの力学特性と弾性歪み誘起電気伝導特性を同時かつ高精度に評価する。
研究の第一年度では、① ALD装置によるSiCNWsの絶縁層形成技術の確立、ならびに②『MEMSナノ引張試験デバイス』、『FET型ナノ曲げ試験デバイス』の設計・製作を予定した。①については、当初の予測に反し、形成されるAl2O3絶縁層の膜厚・膜質の均質性が悪いことが明らかとなり、ナノ細線成長基板に対する被覆絶縁層として利用するには不十分であると判明した。このため、膜形成時の基板表面温度分布と膜厚・膜質との関連を調べるための追加実験を実施した。
当初予定の実験ならびに追加実験の結果、Al2O3薄膜形成時の基板温度を変化させながら、XPS元素分析とともに膜形成実験を繰り返し実施することで、最適な膜形成温度条件を抽出することができた。また、これによって②で課題設定した『MEMSナノ引張試験デバイス』、『FET型ナノ曲げ試験デバイス』の作製を完了することができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成30年12月、開発したALD装置による薄膜形成実験を行う過程で、当初の予測に反し、形成されるAl2O3絶縁層の膜厚・膜質の均質性が悪いことが明らかとなったため、膜形成時の基板表面温度分布と膜厚・膜質との関連を調べるための追加実験が必要となった。これにより、研究期間の延長を申請することとなった。現時点では、上記の問題は解決され、当初予定の研究計画に戻りつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
第二年度では、第一年度で作製したデバイスを用いて、弾性歪み誘起電気伝導特性評価を実施する予定である。ここでは、２種類の絶縁被覆層の種類（Al2O3、SiO2）の違いによる電気伝導特性を調べるとともに、これら被膜層の種類が弾性歪み誘起電気伝導特性に及ぼす影響を解明する。ここで、歪み誘起電気伝導特性に差異が認められた場合は、界面近傍での電子状態密度の変化（蓄積層、反転層）を無視できないことが実証されることとなる。
研究遂行上の問題点としては、ラマン分光法によるナノ細線歪み計測が可能かどうか不明な点にある。本計測手法が困難な場合は、ナノ細線を支持している短冊状Si基板の曲げ歪みから、ナノ細線の歪みに換算する手法を採用することを考慮に入れている。
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