研究課題
ナノ特有の機能を有する最小の構造体であるナノ粒子を用いた、ナノ粒子デバイスの開発を目的としている。ナノ粒子をデバイス応用するためには、任意の場所に必要な量だけ集積する必要がある。本研究では、ナノ粒子および基板表面のナノレベルの材料設計により、リソグラフィによる光造形やテンプレートを不要とする金属ナノドット作製する手法の提案と、そのフローティングナノドットメモリへの応用することを目的とした。粒子径5nmの白金ナノ粒子表面にメルカプトプロピオン酸、基板表面にアミノシランを単分子的に修飾することにより、それぞれの表面を負・正に帯電させた。独自開発した液体ナノプロセス装置を用いてナノ粒子単層膜を成膜した結果ナノ粒子は六方非最密状に集積し、集積密度は5.0x10^<11>/cm^2が得られた。粒子間には静電反発力、粒子基板間に静電引力を作用し、ナノレベルの材料設計を反映した集積構造が得られた。白金ナノ粒子単層膜を3.5nmの熱酸化膜とスパッタ法により成膜した厚み20nmの酸化膜界面に閉じ込め、ナノ粒子MOSキャパシタを作製した。容量-電圧測定をおこなった結果、再現よく時計回り方向のヒステリシスループが観測された。これは、ゲート電圧印加の掃引にともなったナノドット内への電荷の充放電を示唆している。直流負バイアスを印加したときにはSiO_2からトンネルした電子がナノドット内で保持されている。一方で、直流正バイアスを印加したときにはナノ粒子内に保持されていた電子がトンネル効果によりシリコン基板へ移動した、すなわち、ホールがナノドット内に注入されたことを示唆している。観察された静電容量ヒステリシスから、電子の閉じ込めがフラットバンド電圧のシフトを引き起こしたことがわかった。
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Applied Physics Letters 96
ページ: 043367
Physical Review B 80
ページ: 54103
2009 MRS Spring meeting Proceedings (印刷中)
Thin Solid Films (印刷中)
Journal of Nanoscience and Nanotechnology (印刷中)
http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/kg-portal/aspi/RX0011D.asp?UNO=15041
