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Atomic-scale structural analysis of nanodevices under actual working environment

实际工作环境下纳米器件的原子尺度结构分析

基本信息

批准号：
21H01814
负责人：
吉田秀人
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01814/
关键词：
ナノデバイス電子顕微鏡原子スケールその場観察

项目摘要

ナノ材料が気体中において加熱や電圧印加や電子線照射によって構造変化する過程を環境制御型透過電子顕微鏡（ETEM）で原子スケール観察すると同時に、ナノ材料の電気伝導特性を測定することを可能とするシステムの構築に取り組んだ。ナノ材料への電圧印加と電気伝導測定を可能にする電極と配線を備えたパターン基板を微細加工技術（フォトリソグラフィー、スパッタ蒸着、収束イオンビーム蒸着）を駆使して作製した。実際に、パターン基板を用いて酸化タングステンナノワイヤと白金ナノワイヤのTEM観察と電気伝導特性測定に成功した。また、酸化タングステンナノワイヤのガス中における表面構造の変化を原子スケールでETEM観察した。酸化タングステンナノワイヤの結晶構造は六方最密構造であり、側面は{010}面である。初期状態で{010}表面には厚さ約2 nmのアモルファス層が存在しており、このアモルファス層は水素、酸素ガス中で電子線を照射することで徐々に結晶化することを発見した。電子線の強度を大きくすると結晶化が速く進行した。結晶化した表面層の結晶構造はナノワイヤと同じ六方最密構造であり、ナノワイヤに対してエピタキシャル成長した。真空中に戻してTEM観察すると、ナノワイヤの表面はアモルファス層に変化した。アモルファス層が炭素のコンタミネーションであった場合、水素、酸素ガス中で電子線照射することで結晶に変化するのではなく除去されるはずである。よってアモルファス層はタングステン酸化物であると考えられる。

In the process of structural transformation, such as heating, electric voltage and electron irradiation, environmental control, atomic observation through electron microscopy (ETEM), and determination of electrical conductivity characteristics of materials, the structural transformation is possible. For the measurement of the voltage and electrical conductivity of the material, electrode and wiring are prepared for the micromachining of the substrate. In fact, the TEM observation and electrical conductivity of the substrate were successfully measured. ETEM observation of the surface structure of the polymer The crystal structure of the acid is hexagonal and the bottom surface is {010} plane. In the initial state, the surface of {010} is about 2 nm thick, and the crystalline layer exists. The crystalline layer is irradiated with electron rays from water and acid. Crystallization proceeds at a rapid rate due to the increase in the intensity of electron lines. The crystallization structure of the surface layer is similar to that of hexagonal dense structure. In vacuum, TEM scans the surface of the glass and the surface of the glass In the case of carbon layer crystallization, water element and acid element are irradiated with electron beam, and the crystallization is removed. The first step is to reduce the cost of the product and reduce the cost of the product.