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2014 年度 実績報告書

ナノシリコン弾道電子源の還元効果を用いた薄膜堆積

研究課題

研究課題/領域番号 24246053
研究機関東京農工大学

研究代表者

越田 信義  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (50143631)

研究分担者 白樫 淳一  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00315657)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードナノシリコン / 弾道電子放出 / 還元 / 薄膜堆積 / プリンティング / 薄膜素子
研究実績の概要

設定した主要課題と得られた結果を以下に示す。
A.還元薄膜堆積法の基礎検討- (1)薄膜堆積機構の解明: 電子注入による半導体・金属イオンの還元から核生成、薄膜成長に至る過程をモデル化し、気相成長法や電解メッキ法に対する特長を提示した。(2)堆積薄膜のアニール・界面制御: 堆積した薄膜に熱的アニールを施し、電子顕微鏡観察により、多結晶化と界面制御に関する基礎情報を得た。
B.半導体・金属薄膜の評価 - (1)薄膜の構造・物性評価: エミッタ表面にSiCl4、GeCl4、それらの混合液、または金属塩水溶液を滴下する方式で堆積した半導体薄膜(Si、Ge、SixGe1-x)および金属薄膜(Cu、Niなど)について、構造・組成・堆積レートの評価を行い、汚染のない成膜を裏付けるデータを得た。(2)多層膜化: 異なる溶液を用いた逐次プロセスによる積層構造作製を金属について試行し、断面構造観察・光学的測定によりその有用性を確認した。
C.量子的積層構造化への展開 - (1)接合構造の形成: 本手法の一貫プロセスによりMIM構造を作製する基礎技術を固めた。(2)半導体薄膜の混晶化・積層化: 堆積した混晶薄膜の二次イオン質量分析により、滴下するSiCl4+GeCl4溶液の混合比によってSixGe1-xの組成比が制御できることを明らかにした。
D.新規薄膜堆積技術としての向上 - (1)対向基板上への薄膜のプリンティング堆積: 極微量の溶液を塗布した基板と電子源を近接対向させ、電子照射部に薄膜を堆積する方法を試み、Cu薄膜でその有効性を実証した。(2)薄膜の評価: 基板上に堆積したCu薄膜の構造・組成・厚さを解析し、高い均一性、純度、および電子照射量から予測される堆積レートを確認した。(3)薄膜素子作製への展開:今後の発展の基礎として、電子源のアレイ化とアクティブマトリクス駆動回路との一体化、電子源上へのライン状エミッション窓(幅20~100nm)の形成、などの要素技術を確立した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Deposition of thin Si and Ge films by ballistic hot electron reduction under a solution dripping mode and its application to the growth of thin SiGe films2015

    • 著者名/発表者名
      R. Suda, M. Yagi, A. Kojima, R. Mentek, N., J. Shirakashi, and N. Koshida
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 54 ページ: 04DH11/1-5

    • DOI

      10.7567/JJAP.54.04DH11

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of Ballistic Hot Electron Emitter and its Applications to Parallel Processing: Active-Matrix Massive Direct-Write Lithography in Vacuum and Thin Films Deposition in Solutions2015

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, A. Kojima, N. Ikegami, R. Suda, M. Yagi, J. Shirakashi, T. Yoshida, H. Miyaguchi, M. Muroyama, H. Nishino, S. Yoshida, M. Sugata, K. Totsu, and M. Esashi
    • 雑誌名

      Proc. SPIE Symp. on Advanced Lithography)

      巻: 9423 ページ: 942313/1-8

    • DOI

      10.1117/12.2085782

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Controlling the tunnel resistance of suspended Ni nanogaps using field-emission-induced electromigration2015

    • 著者名/発表者名
      T.:Toyonaka, K. Morihara, K. Takikawa, M. Ito, and J. Shirakashi
    • 雑誌名

      J. Vac. Sci. & Technol.

      巻: 33 ページ: 02B107

    • DOI

      10.1116/1.4904731

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ballistic hot electron effects in nanosilicon dots and their photonic applications (Invited)2014

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, N. Ikegami, A. Kojima, R. Mentek, R. Suda, M. Yagi, J. Shirakashi, B. Gelloz, and N. Mori
    • 雑誌名

      ECS Trans.

      巻: 61 ページ: 47-54

    • DOI

      10.1149/06105.0047ecst

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Low-temperature deposition of thin Si, Ge, and SiGe films using reducing activity of ballistic hot electrons2014

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, R. Suda, M. Yagi, A. Kojima, R. Mentek, B. Gelloz, N. Mori, and J. Shirakashi
    • 雑誌名

      ECS Trans.

      巻: 64 ページ: 405-410

    • DOI

      10.1149/06406.0405ecst

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electro-deposition of thin Si and Ge films based on ballistic hot electron injection2014

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, A. Kojima, T. Ohta, R. Mentek, B. Gelloz, N. Mori, J. Shirakashi
    • 雑誌名

      ECS Solid State Lett.

      巻: 3 ページ: P57-P60

    • DOI

      10.1149/2.002405ssl

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Applications of Nanosilicon Ballistic Electron Emitter to Nanofabrication Process2015

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, R. Suda, M. Yagi, J. Shirakashi, A. Kojima, N. Ikegami, T. Yoshida, H. Miyaguchi, M. Muroyama, S. Yoshida, K. Totsu, and M. Esashi
    • 学会等名
      Int. IEEE Conf. on Nanotechnology
    • 発表場所
      Rome, Italy
    • 年月日
      2015-07-27 – 2015-07-31
    • 招待講演
  • [学会発表] Functional applications of nanostructured silicon2015

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, R. Mentek, A. Kojima, N. Ikegami, R. Suda, M. Yagi, N. Mori, and J. Shirakashi
    • 学会等名
      2015 Collaborative Conf. on 3D and Mater. Res.
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2015-06-16
    • 招待講演
  • [学会発表] Thin Film Deposition Based on Reduction Effect of Ballistic Hot Electrons2015

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, R. Suda, M. Yagi, N. Mori , and J. Shirakashi
    • 学会等名
      Int. Conf. on Nanotechnol., Nanomater. & Thin Films for Energy Applications
    • 発表場所
      Manchester, UK
    • 年月日
      2015-06-02
  • [学会発表] ナノシリコン弾道電子源を用いたCu薄膜のプリンティング堆積2015

    • 著者名/発表者名
      須田 隆太郎、八木 麻実子、小島 明、Romain Mentek、白樫 淳一、越田 信義
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川県平塚市)
    • 年月日
      2015-03-11
  • [学会発表] Low-Temperature Deposition of Thin Si, Ge, and SiGe Films Using Reducing Activity of Ballistic Hot Electrons2014

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, R. Suda, M. Yagi, A. Kojima, R. Mentek, B. Gelloz, N. Mori, and J. Shirakashi
    • 学会等名
      Electrochem. Soc. Int. Symp. on SiGe, Ge, and Related Compounds: Materials, Processing, and Devices 6
    • 発表場所
      Cancun, Mexico
    • 年月日
      2014-10-07
  • [学会発表] ナノシリコン弾道電子源を用いたⅣ族半導体薄膜の堆積2014

    • 著者名/発表者名
      八木麻実子, 須田隆太郎, 小島明, M. Romain, 白樫淳一, 越田信義
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市北区)
    • 年月日
      2014-09-19
  • [学会発表] Applications of Ballistic Hot Electron Effects in Nanosilicon Dots2014

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, N. Ikegami, A. Kojima, R. Mentek, R. Suda, M. Yagi, B. Gelloz, N. Mori
    • 学会等名
      9th Int. Conf. on Surfaces, Coatings and Nano-Structured Materials
    • 発表場所
      Dublin, Ireland
    • 年月日
      2014-09-11
  • [学会発表] Deposition of thin Si, Ge, and SiGe films by ballistic hot electron reduction2014

    • 著者名/発表者名
      M. Yagi, R. Suda, A. Kojima, R. Mentek, N. Mori, J. Shirakashi, and N. Koshida
    • 学会等名
      Int. Conf. Solid State Devices and Materials,
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2014-09-11
  • [学会発表] Deposition of Thin Si, Ge, and SiGe Films by Ballistic Electro-Reduction2014

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, R. Suda, M. Yagi, A. Kojima, R. Mentek, B. Gelloz, N. Mori, and J. Shirakashi
    • 学会等名
      The 15th Int. Union of Mater. Res. Soc., Int. Conf. in Asia 2014
    • 発表場所
      福岡大学(福岡市城南区)
    • 年月日
      2014-08-26
  • [学会発表] Ballistic hot electron effects in nanosilicon dots and their photonic applications2014

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, N. Ikegami, A. Kojima, R. Mentek, R. Suda, M. Yagi, J. Shirakashi, B. Gelloz, and N. Mori
    • 学会等名
      Electrochem. Soc. Int. Symp. on Nanoscale Luminescent Materials 3
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      2014-05-12
    • 招待講演
  • [図書] Thermal Properties of Porous Silicon, in “Handbook of Porous Silicon”, Part II, ed. Leigh Canham2014

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida
    • 総ページ数
      1017 (pp. 207-212)
    • 出版者
      Springer
  • [備考] 越田研究室ホームページ

    • URL

      http://www.tuat.ac.jp/~koslab/

  • [産業財産権] 処理装置及び薄膜の製造方法2015

    • 発明者名
      越田信義・白樫淳一・須田隆太郎・八木麻実子
    • 権利者名
      東京農工大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-031822
    • 出願年月日
      2015-02-20

URL: 

公開日: 2016-06-03  

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