単一サブ10nm微細構造のためのマルチ同時解析装置の開発

单一亚10nm微结构多同时分析设备的开发

• 批准号: 18760049
• 负责人: 久保田 智広
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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-18760049/
• 关键词: ナノディスク; 中性粒子ビーム; 電気特性; 量子ドット; 原子間力顕微鏡; バイオナノプロセス; 量子井戸; 自然酸化膜; クーロン階段; ケルビン力顕微鏡(KFM); 原子間力顕微鏡(AFM); 導電性探針(プローブ)

昨年度に作製した円盤状シリコン微細構造につき、直径および厚さを変化させたものを作製し、電気特性に現れる階段構造の幅がどのように変化するかを検討した。<シリコン基板-下地酸化膜-多結晶シリコン薄膜-自然酸化膜>構造の基板を用意し、フェリティンと呼ばれる蛋白質を配置し、その中に含まれる鉄コアを熱処理により取り出し、表面に形成されるシリコン自然酸化膜を除去後、鉄コアをマスクとして多結晶シリコン薄膜を塩素中性粒子ビームでエッチング加工することで、下地酸化膜上にサブ10nmシリコンナノディスク構造を作製した。このとき、多結晶シリコン薄膜の厚さを2.5nm〜5nmで変化させることにより、ナノディスクの厚さを変化させた。一方、自然酸化膜除去条件を制御することにより、ナノディスクの直径を8〜12nm程度の範囲で制御することに成功した。これらのナノディスク構造について、室温において、導電性探針を用いた原子間力顕微鏡を用いてクーロン階段の観測を行った。導電性ダイヤモンド探針を用い、画像をスキャンしたのちに探針をナノディスク位置に置き電流-電圧特性を測定したところ、すべてのナノディスクについて、階段状の特性が得られた。その階段の幅は、ナノディスクの直径にはほとんど依存せず、厚さに強く依存することが分かった。これは、ナノディスクが量子井戸的な振る舞いを見せていることを意味する。すなわち、ナノディスクは厚さ方向に非常に小さく、電子の波動関数の広がりよりも薄いため、厚さ方向に電子閉じ込めが起こり、電子準位が厚さの影響を受けたと考えられる。

Last year's production was made of disc-shaped fine structure, diameter, thickness, and thickness.のをproduced and produced, the characteristics of electricity are shown in the stage structure of the がどのように変化するかを検した. <シリコン substrate-underlying acidified film-polycrystalline シリコン film-natural acidified film>structural substrate をpurposeし、フェリティンと氰れるprotein をconfigurationし、その中に contain まれる鉄コアをheat treatment によりtake り出し、surface に forming されAfter removing the naturally acidified film of るシリコン, the やコアをマスクとして polycrystalline シリコン film and the elemental neutral particle ビームThe でエッチング processing is done, and the にサブ10nm シリコンナノディスク structure を on the acidified film is produced by した.このとき、polycrystalline シリコン film thickness のさを2.5nm~5nmで変化させることにより、ナノディスクの thick さを変化させた. On the one hand, the natural acidification film removal conditions are as follows: することにより and ナノディスクの diameter of about 8~12nm.これらのナノディスクstructural について, room temperature において, conductive probe The interatomic force is measured using a microscopic microscope and the phase is measured using a microscopic microscope. Conductive probe probe, image probe probe probe position and location The current-voltage characteristics are measured and measured, and the characteristics of the stage are measured.そのphaseの片は, ナノディスクの diameter にはほとんどdepends on せず, thick さにstrongくdepends on することが分かった.これは, ナノディスクがquantum Ito's な神る Dance いを见せていることをmeaning する.すなわち, ナノディスクは thick さ direction に very small さく, electron のfluctuation close number の がり よ り も thin いThe direction of thickness and thickness is affected by the thickness of electrons and the thickness of electrons.

项目成果

Charging and Coulomb staircase effects in silicon nanodisk structures fabricated by defect-free Cl neutral beam etching process

• DOI: 10.1063/1.2404608
• 发表时间: 2006-12
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: T. Kubota;T. Hashimoto;Y. Ishikawa;S. Samukawa;A. Miura;Y. Uraoka;T. Fuyuki;M. Takeguchi;K. Nishioka;I. Yamashita

Coulomb-staircase observed in silicon-nanodisk structures fabricated by low-energy chlorine neutral beams

低能氯中性束制造的硅纳米盘结构中观察到的库仑阶梯

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Applied Physics 101
• 作者: 田村英樹;曽根田敏昭;富川義朗;広瀬精二;Tomohiro Kubota
• 通讯作者: Tomohiro Kubota

Fabrication of defect-free and diameter-controlled silicon nanodisks for future quantum devices by using neutral beam etching

使用中性束蚀刻制造用于未来量子器件的无缺陷和直径受控的硅纳米盘

• 发表时间: 2007
• 作者: 田村英樹;曽根田敏昭;富川義朗;広瀬精二;Tomohiro Kubota;Tomohiro Kubota;Tomohiro Kubota
• 通讯作者: Tomohiro Kubota