| 研究課題/領域番号 |
18K14131
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| 研究機関 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 |
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研究代表者 |
斉藤 大志 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究員 (70611317)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 金属ナノインク / 電極作製 / ショットキー接触 / 仕事関数 / ケルビンプローブ顕微鏡 |
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| 研究実績の概要 |
本申請研究の目的は、金属ナノインクから金属電極を作製し、さらにその金属電極の仕事関数を制御するための手法を構築することである。これは、「金属電極の仕事関数は金属種によって決まるため固有の値である」という常識を覆す挑戦的な研究と位置づけられる。最終的には、金属/半導体界面のコンタクト制御に取り組む。金属電極の仕事関数制御は、次世代パワー半導体上への電極形成や、低電圧駆動が求められるデバイスの回路形成において有効な技術になる。
2018年度は、銀ナノインクの作製と電極形成に取り組み、下記の成果を得た。
【１】銀ナノ粒子インクを作製し、印刷し焼成を経て銀電極を作製することに成功した。また、半導体（p型シリコン）と銀電極との間の電気的接触を評価するためのパターン設計や作製にも取り組み、設計どおりの電極が作製できること、電極の比抵抗値が電気的接触評価に十分なほど小さい値であることが確かめられた。
【２】半導体（p型シリコン）と銀電極との電気的接触を電圧－電流計測によって評価した結果、典型的なショットキーダイオードの特性を示すことが分かった。また、逆方向は比較的低電流を保っており、良好な整流特性を示すことも分かった。蒸着により作製した銀電極との比較から、ショットキー障壁が蒸着電極に比べて0.1電子ボルト程度高い値を示し、ナノインクから形成した金属電極が通常の金属電極とは異なる仕事関数を有していることを示唆する結果を得た。
以上、2018年度の研究課題である「銀ナノインクの作製と電極形成」については順調に研究は進捗している。次年度は、引き続き電極形成の作製に取り組みつつ、電極表面の仕事関数の評価についても取り組む予定である。具体的には、電極形態の観察はSEMを、仕事関数の測定にはケルビンプローブ顕微鏡を用いて行う。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は、銀ナノインクの作製と電極形成について十分な検討ができた。電極形成の条件検討や、p型シリコン上の銀電極形成について新規な研究成果を挙げることができた。研究は概ね良好に進捗している。次年度以降、学会発表や論文による研究成果の周知について努める予定である。今後の研究課題として、電極形成条件の最適化が挙げられる。次年度は、引き続き電極形成の作製に取り組みつつ、電極表面の仕事関数の評価についても取り組む予定である。具体的には、電極形態の観察はSEMを、仕事関数の測定にはケルビンプローブ顕微鏡を用いて行う。
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| 今後の研究の推進方策 |
2019年度は、「電極表面の仕事関数の評価と制御」に重点的に取り組む。2018年度までに銀ナノインクの作製と電極形成について、その条件検討に重点的に取り組んだ。2019年度は、電極形成条件の最適化に取り組みつつ、電極表面の仕事関数の評価についても取り組む予定である。具体的には、電極/半導体界面の形態観察については電子顕微鏡を用いる。電極/半導体界面近傍での電極形状が電気特性に影響を与えると考えられるため、サブナノメートル～マイクロメートルでの界面近傍の電極微細構造を明らかにする。また、作製した電極の仕事関数の測定にはケルビンプローブ顕微鏡を用いる。一方、電極/半導体界面を計測するためには、測定用の試料を別途作製する必要があるため、始めは最適な試料作製手法について検討する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
【次年度使用額が生じた状況・理由】
既存の設備や使用器具を活用することで、当初計画よりも設備備品費、消耗品費への支出が小額となったため。その他の消耗品や旅費については概ね計画通り支出した。
【使用計画】
当初予定していた設備備品である恒温振とう機および卓上型超音波振動式粘度計については、研究が進捗していく中で既存の設備や使用器具を活用することで代用可能であることが分かった。このため、助成金を的確に執行し、より研究を進捗させるために別の設備備品の購入を検討している。それ以外の支出については、消耗品費と論文投稿費へ適切に配分して支出する。次年度以降も計画的な使用に努める。
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