イオンビームによるシリコンへの希土類元素ドーピングとナノポア穿孔

使用离子束在硅中掺杂稀土元素和纳米孔钻孔

• 批准号: 05F05331
• 负责人: 本岡 輝昭
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05331/
• 关键词: イオンビーム; シリコン; ナノポア; DNAシーケンサー; SOI

本研究では、申請課題「イオンビームによるシリコンへの希土類元素ドーピングとナノポア穿孔」のなかで、特に、イオンビームによるシリコンへのナノポア穿孔に焦点を絞り、新規半導体ナノポアDNAシーケンサーの試作を最終目標としている。この新規デバイスは、不純物を高濃度にドープした超薄膜(〓10nm)結晶シリコン層を表面に有するSilicon-On-Insulator(SOI)基板に、イオンビーム技術を利用して2-3nmの微小孔(ナノポア)を開け、高濃度ドープ超薄膜結晶シリコン層をナノスケール電極として、このナノポアを通過するDNAの一つ一つの塩基をロックイン技法を適用して高周波キャパシタンス測定により高速(〜1μs)で読み取ることを特長としており、国内外に同種の技術は存在しない。特別研究員は特に、SOI基板の超薄膜結晶シリコン層にナノポアを形成するためのイオンビーム技術の確立を目指した。この目的のために、日本原子力研究開発機構の放射線利用関連部門(先端基礎研究センター、高崎量子応用研究所放射線高度利用施設部、及び量子ビーム応用研究部門)との共同研究に基づいて、イオンビームの高度利用による新しいナノポア形成技術の検討を行った。まず、九州大学所有の集束イオンビーム(FIB)装置を用いてSOI基板裏面から掘削加工により表面に約1μm径のポアを形成した。この試料を冷却しながらArおよびSiイオンをエネルギー10keV、ドーズ量をそれぞれ、3.5、3.0x10^<16>/cm^2照射し、イオンビーム照射効果を断面透過電子顕微鏡により解析した。その結果、結晶性Siは非晶質化し、非晶質化に伴う体積膨張による10パーセント程度のポア径の縮小が起こることがわかった。

This research is aimed at the final goal of applying for the topic of "the development of new semiconductor DNA system". This new technology uses a Silicon-On-Insulator(SOI) substrate with a high impurity concentration and an ultra-thin film (10nm) crystalline layer on the surface. The ultra-thin film crystalline layer has a high impurity concentration and a 2-3nm micro-hole on the surface. The same technology exists both at home and abroad. Special researchers are aiming to establish a new technology for the formation of ultra-thin film crystalline layers on SOI substrates. For this purpose, the radiation utilization related departments of Japan Atomic Energy Research and Development Agency (Advanced Basic Research Center, Radiation High Utilization Research Department of Takasaki Quantum Application Research Institute, and Quantum Application Research Department) and the joint research center for high utilization of radiation and new technologies for formation of radiation are discussed. All of Kyushu University's FIB devices were used to form holes about 1μm in diameter on the inner surface of SOI substrates. The sample was cooled to 10keV and irradiated to 3.5 and 3.0x10^<16>/cm^2. The results were analyzed by electron microscopy. As a result, crystalline Si becomes amorphous and amorphous with volume expansion.

项目成果

イオンビームを利用した物質移動過程の研究

利用离子束进行传质过程的研究

• 发表时间: 2007
• 作者: 楢本博;鳴海一雅;境誠司;本岡輝昭;生駒嘉史;宗藤伸治;程向前
• 通讯作者: 程向前

Structural Change in Si Induced by Ion Bombardments and Its Application for Nano-Fabrication

离子轰击引起的硅结构变化及其在纳米加工中的应用

• 发表时间: 2008
• 期刊: Takasaki Aannual Report (JAEA-Review) JAEA-Review 2007(掲載決定)
• 作者: T. Motooka;Y. Ikoma;S. Munetoh;X.Q. Chneg;H. Naramoto;K. Narumi;S. Sakai;and Y. Maeda
• 通讯作者: and Y. Maeda