シリコンナノギャップ電極の作製とシリコン-炭素共有結合性架橋分子の電気物性計測

硅纳米间隙电极的制备及硅碳共价交联分子电性能的测量

• 批准号: 18850012
• 负责人: 荒 正人
• 金额: $ 1.68万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18850012/
• 关键词: 少数電子素子; 有機導体; 超精密計測; 半導体超微細化; 表面・界面物性

ここ数年、単一有機分子を固体表面上に組織化してナノメートルスケールの電子デバイスを構築する研究が国内外で活発に行なわれている。単一分子計測を行なうにあたって、電極/単一有機分子/電極という構造を構築する必要がある。本研究代表者は、単一分子の電気特性を計測するための電極としてナノメートルスケールのギャップを有するシリコン電極の作製、およびシリコン-炭素共有結合を介して有機分子を架橋させる手法を提案し実験を行なっている。シリコン電極は、電子線リソグラフィを用いてSilicon-on-insulator(SOI)基板上に金属マスクを作製した後、KOH溶液中でSOIの上部シリコン層を異方性ウェットエッチングすることで作製した。KOHによるエッチングではSi(111)に対するエッチング速度がSi(100)の場合に比べて極めて遅いためエッチング後のシリコン電極表面はSi(111)となる。作製した電極を走査型電子顕微鏡で観察すると電極の縁には(111)面と思われる斜面が形成されていることを確認した。シリコン電極のギャップ間隔は電子線リソグラフィで作製する金属マスクパターンのギャップ間隔に依存すると考えられる。そこで、上部シリコン層の膜厚が約60nmのSOI基板を用いて金属マスクパターンを精度よく作製した結果、5nm程度の分解能でギャップ間隔を作り分け、最小で約5nmのギャップを有するシリコン電極が作製できた。現在、シリコン上にエッチングのためのマスク兼電極として金/クロムを用いているが、シリコンとクロムの界面ではオーミック接合が作れないため金/インジウムを用いている。インジウムは本研究のエッチングプロセスに耐えうる。作製したナノギャップ電極表面を水素終端し、その表面に反応させるためにC≡C三重結合を両末端にもつ約10nmの長さのオリゴチオフェンワイヤーによる架橋実験をした。

こ こ years, 単 を organic molecules on a solid surface に organized し て ナ ノ メ ー ト ル ス ケ ー ル の electronic デ バ イ ス を build す る research at home and abroad が で live 発 に line な わ れ て い る. 単 one measuring line を な う に あ た っ て, electrode / 単 an organic molecule/electrode と い を う structure constructing す る necessary が あ る. This study represent は, a molecular の 単 electric 気 features を measuring す る た め の electrode と し て ナ ノ メ ー ト ル ス ケ ー ル の ギ ャ ッ プ を have す る シ リ コ ン electrode の cropping, お よ び シ リ コ ン - carbon mutual combination を interface し て organic molecules を bridging さ せ る technique proposed を し be 験 を line な っ て い る. シ リ コ ン electrode は, electronic line リ ソ グ ラ フ ィ を with い て Silicon - on insulator (SOI) substrate に metal マ ス ク を cropping し た, SOI の で in KOH solution after the upper シ リ コ ン layer を square difference ウ ェ ッ ト エ ッ チ ン グ す る こ と で cropping し た. KOH に よ る エ ッ チ ン グ で は Si (111) に す seaborne る エ ッ チ ン グ speed が Si (100) に の occasion than べ て extremely め て 遅 い た め エ ッ チ ン グ after の シ リ コ ン electrode surface は Si (111) と な る. Cropping し た electrode を walkthrough type electronic 顕 micromirror で す was 観 る と electrode の try に は (111) surface と think わ れ る cant が form さ れ て い る こ と を confirm し た. シ リ コ ン electrode の ギ ャ ッ プ は electronic line between リ ソ グ ラ フ ィ で す as system る metal マ ス ク パ タ ー ン の ギ ャ ッ プ interval に dependent す る と exam え ら れ る. そ こ で, upper シ リ コ ン の film about 60 nm thick が の を SOI substrate with い て metal マ ス ク パ タ ー ン を precision よ く cropping し た result, degree of 5 nm の decomposition can で ギ ャ ッ プ interval を け り points, minimum で about 5 nm の ギ ャ ッ プ を have す る シ リ コ ン electrode が cropping で き た. Now, シ リ コ ン on に エ ッ チ ン グ の た め の マ ス ク and electrode と し て gold / ク ロ ム を with い て い る が, シ リ コ ン と ク ロ ム の interface で は オ ー ミ ッ ク joint が as れ な い た め gold / イ ン ジ ウ ム を with い て い る. This study エッチ エッチ グプロセスに グプロセスに えうる えうる えうる. Cropping し た ナ ノ ギ ャ ッ プ electrode surface を terminal し, water そ の surface に anti 応 さ せ る た め に C ≡ C triple combination を struck end に も つ about 10 nm の long さ の オ リ ゴ チ オ フ ェ ン ワ イ ヤ ー に よ る bridge be 験 を し た.

项目成果

Electric Properties of Silicon Nanowires Prepared by Thermal Evaporation

热蒸发法制备硅纳米线的电性能

• 发表时间: 2007
• 作者: Kaoru Kajiwara;Masato Ara;Hirokazu Tada
• 通讯作者: Hirokazu Tada

Preparation of Nanogap Electrodes of Silicon by Chemical Etching

化学刻蚀法制备硅纳米间隙电极

• 发表时间: 2007
• 期刊: Molecular Crystal and Liquid Crystal 472
• 作者: Kiyoshi Mimura;Masato Ara;Hirokazu Tada
• 通讯作者: Hirokazu Tada

Preparation of amino-terminated monolayers via hydrolysis of phthalimide anchored to Si(111)

• DOI: 10.1016/j.susc.2007.04.213
• 发表时间: 2007-11-15
• 期刊: SURFACE SCIENCE
• 影响因子: 1.9
• 作者: Ara, Masato;Tsuji, Motohiro;Tada, Hirokazu
• 通讯作者: Tada, Hirokazu