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2011 年度 実績報告書

メゾスコピッククラスタービームによる有機電子材料のダメージフリー・ナノ加工

研究課題

研究課題/領域番号 23310080
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

豊田 紀章  兵庫県立大学, 准教授 (00382276)

キーワードクラスターイオン / ナノ加工 / 有機電子材料 / ダメージフリー
研究概要

本研究では、高エネルギー粒子の照射によって容易に損傷が生じる有機電子材料に対し、数万~数十万個の原子・分子が塊となったメゾスコピッククラスタービームを用いて、ダメージフリー・ナノ加工を行う。一原子あたりのエネルギーを1eV以下に低減するとともに、クラスターサイズや荷電状態・エネルギー・ガス混合比といった状態を制御し、有機電子材料のナノ加工における最適条件を見いだす。さらに、メゾスコピッククラスタービームと既存リソグラフィ技術を組み合わせ、有機電子材料に幅100nm以下のナノ構造を形成することにより、有機フォトニクス素子、有機半導体等や無機・有機融合デバイスの応用を検討する。マスクの改良が進めば、10nm程度のナノ構造形成を目指す。
平成23年度は、20V程度の低イオン化電子電圧でも大電流を得られるイオン源を開発し、低エネルギーイオン化電子による中性クラスタービームのイオン化を行うことにより、多価イオン形成に伴う有機材料の照射損傷を低減できることをin-situ XPS装置を用いて確認することができた。また、高周波偏向板を用いた速度選別器を用いることにより、クラスタービームの一原子あたりのエネルギーを制御することにより、有機材料の低損傷加工が可能であることを示した。さらに、液体材料と気体材料を混合したクラスタービームを形成するため、液体材料を気化しガスクラスタービームと結合させるピックアップセルを導入した。酢酸雰囲気中で酸素クラスターイオンが酢酸分子と衝突することにより、気液混合クラスタービームを形成することに成功した。

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

計画書で記載した平成23年の計画をほぼ達成できているため。

今後の研究の推進方策

次年度はピックアップセルの改良を行い、液体・気体混合クラスタービームの大電流化を検討する。また、クラスタービームを照射された表面が非常に反応しやすくなるため、雰囲気ガスを導入することによりエッチングの増速を検討する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Reduction of irradiation damage using size-controlled nitrogen gas cluster ion beams2012

    • 著者名/発表者名
      N. Toyoda, and I. Yamada
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section B

      巻: 273 ページ: 11-14

    • 査読あり
  • [学会発表] What is the key parameter of electron ionization on crater formations on solid surface?2011

    • 著者名/発表者名
      N.Toyoda, T.Furuya, I.Yamada
    • 学会等名
      11^<th> Workshop on Cluster Ion Beam Technology
    • 発表場所
      京都大学品川オフィス(東京都)
    • 年月日
      2011-12-05
  • [学会発表] 雰囲気ガス中GCIB照射された有機材料のXPSによる評価2011

    • 著者名/発表者名
      中桐基裕、豊田紀章、山田公
    • 学会等名
      2011年秋季応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-08-30
  • [学会発表] Surface modification and interaction with gas cluster ion beams2011

    • 著者名/発表者名
      N.Toyoda, I.Yamada
    • 学会等名
      20^<th> International Conference on Ion Beam Analysis
    • 発表場所
      イタペマ(ブラジル)(招待講演)
    • 年月日
      2011-04-15
  • [学会発表] GCIB照射損傷のクラスターサイズ依存性のIn-situ XPSによる評価2011

    • 著者名/発表者名
      中桐基裕、豊田紀章、山田公
    • 学会等名
      2012年春季応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2011-03-17

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公開日: 2013-06-26  

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