2021 年度研究成果報告書

二硫化モリブデンによる二次元単結晶半導体極薄膜ナノポアセンシング

研究課題

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研究課題/領域番号	19K05233
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分28050:ナノマイクロシステム関連
研究機関	大阪大学
研究代表者	川合健太郎大阪大学, 工学研究科, 助教 (90514464)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード	ナノポア / 二硫化モリブデン / センサデバイス
研究成果の概要	常圧ＣＶＤによる二硫化モリブデン二次元結晶膜の気相成長について、流量、温度、固体原料の量と粒径、NaCl触媒と酸化モリブデンの混合比、基板設置方法について検討を行った。N常圧ガスフローとして導入する窒素の流量で酸化モリブデンと硫黄の導入量を制御することで層数のコントロールや膜質が向上した。ヘリウムイオン顕微鏡を用いたナノポア加工においては前処置においてCVDプロセス由来の汚染を除去するため真空加熱を行った。真空加熱により揮発性の分子が除去され、真空下でのヘリウムイオンビーム加工において汚染分子の再堆積を抑制でき、ビーム加工時のナノポア直径の繰り返し再現性が安定した。
自由記述の分野	マイクロシステム
研究成果の学術的意義や社会的意義	従来の二次元結晶膜の自立膜形成プロセスは主に間接転写法によって行われており、たんぱくナノポアによるセンサデバイスより作製プロセスの難度が高い。転写法を用いることなく二次元結晶膜の自立膜を形成する本手法はプロセスの易化と集積化プロセスに適する手法である。Heイオンビーム加工における再現性もセンサ部の高精度化に重要であり、前処理とフォーカス調整によって異なる二次元結晶膜間で高い再現性を持ったナノポアが得られる。常圧CVDによる二次元結晶の直接自立膜形成とヘリウムイオンビーム加工を融合したナノマイクロシステム創製技術は、従来の微細加工限界を超えた集積ナノシステムを構築する手法として創造性が高い。