ナノカーボンが持つ腐食作用を逆手に取った異方的ナノ化学リソグラフィーへの挑戦

利用纳米碳的腐蚀作用对各向异性纳米化学光刻提出的挑战

• 批准号: 21K18676
• 负责人: 有馬 健太
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18676/
• 关键词: ナノカーボン; 異方性エッチング; ウェットエッチング; 原子構造制御; 触媒

本研究の目的は、ナノカーボンが持つ触媒作用を利用して、次世代半導体表面に対する液相雰囲気下での新しいリソグラフィー法を打ち立てることである。昨年度までに、走査型トンネル顕微鏡（Scanning Tunneling Microscopy）を用いて、ナノカーボンの電子状態を原子スケールで観測した。そして、2つの線状欠陥が近接することにより、特異な電子状態が生成するという独自の提案を行った。今年度は、東京大学物性研に設置されているスーパーコンピューターを利用した第一原理計算を実施し、上記の提案の妥当性について検証した。その結果、エッジ部が対向したグラフェンナノリボンにおいて、高いエネルギーを持つ電子は、グラフェンの六角形状の幾何学的構造とは異なる分布を呈することが分かった。そして、昨年度のSTM実験で得られた結果との相関関係について、考察した。さらに、単一のナノカーボン材料が発現する触媒的な作用を明らかにするため、半導体表面上にグラフェン系のナノカーボンシートを散布した試料を準備し、エッチング液に浸漬する実験を行った。この実験は昨年度まで、酸素ガスを溶存したエッチング液を用いて行ってきた。しかし今年度は、加工速度を高めることを目的として、エッチング液中に強い酸化力を持つ成分を導入した。その結果、エッチング後に形成される表面構造が、昨年度までのエッチング液の場合と大きく異なるという、興味深い現象を見出した。加えて、ナノカーボンシートを基板上へ膜状に堆積し、パターン化した後にエッチング液に浸漬し、トレンチ構造などの三次元ナノ構造を構築する準備も進めている。

は の purpose, this study ナ ノ カ ー ボ ン が utilizing つ catalyst role を し て, next generation semiconductor surface に す seaborne る liquid 雰 囲 気 で under new し の い リ ソ グ ラ フ ィ ー method を play ち made て る こ と で あ る. Yesterday annual ま で に, walkthroughs ト ン ネ ル 顕 micro mirror (Scanning Tunneling Microscopy) を with い て, ナ ノ カ ー ボ ン の electronic state を atomic ス ケ ー ル で 観 measuring し た. そ し て, 2 つ の linear owe 陥 が nearly meet す る こ と に よ り, specific な electronic state が generated す る と い う の alone line proposal を っ た. Our は ", the university of Tokyo research に set さ れ て い る ス ー パ ー コ ン ピ ュ ー タ ー を using し た first principles calculation を be し, written proposals の の justice に つ い て 検 card し た. そ の results, エ ッ ジ department が polices to し た グ ラ フ ェ ン ナ ノ リ ボ ン に お い て, high い エ ネ ル ギ ー を hold つ electronic は, グ ラ フ ェ ン の hexagonal shape の geometry structure と は different な を る distribution in す る こ と が points か っ た. Youdaoplaceholder0 て て, られた results obtained from the <s:1> STM experiment で of the previous year と そ related relationship に て て て て て, investigation た た. さ ら に, 単 の ナ ノ カ ー ボ ン material が 発 now す る catalytic role in な を Ming ら か に す る た め, semiconductor surface に グ ラ フ ェ ン is の ナ ノ カ ー ボ ン シ ー ト を spread し た sample を し, エ ッ チ ン に グ liquid impregnation す る be 験 を line っ た. <s:1> <s:1> experiment って the last year まで, acid ガスを dissolution and storage of <s:1> たエッチ <e:1> グ solution を を were carried out by て て and って た た た. し か し our は, high processing speed を め る こ と を purpose と し て, エ ッ チ ン グ liquid を hold strong に い acidification of つ composition を import し た. そ の results, エ ッ チ ン グ に formed after さ れ tectonic が, yesterday's annual ま る surface で の エ ッ チ ン グ liquid の big occasions と き く different な る と い う, deep interest を い phenomenon shows し た. Add え て, ナ ノ カ ー ボ ン シ ー ト を substrate へ membrane に accumulation し, パ タ ー ン change し た after に エ ッ チ ン グ liquid に dipping し, ト レ ン チ tectonic な ど の three-d ナ を ノ structure constructing す る prepare も into め て い る.

项目成果

グラフェンナノシート上に現れる特異な電子状態の STM 観察－グラフェンナノリボンの第一原理計算に基づく起源の考察－

STM观察石墨烯纳米片上出现的独特电子态 - 基于石墨烯纳米带第一性原理计算的起源思考 -

• 发表时间: 2023
• 作者: 管隆莉;山崎大輔;辻野典秀;李君寰，稲垣耕司，孫栄硯，山村和也，有馬健太
• 通讯作者: 李君寰，稲垣耕司，孫栄硯，山村和也，有馬健太

第一原理計算を用いたナノグラフェン上の特異な超構造電子状態の解析

使用第一性原理计算分析纳米石墨烯上独特的超结构电子态

• 发表时间: 2022
• 作者: Shunsuke Mori;Yinli Wang;Daisuke Ando;Fumio Narita;Yuji Sutou;李君寰，稲垣耕司，川合健太郎，山村和也，有馬健太
• 通讯作者: 李君寰，稲垣耕司，川合健太郎，山村和也，有馬健太

Selective Etching of Semiconductor Surfaces by Catalytic Activity of Nanocarbon

通过纳米碳的催化活性选择性蚀刻半导体表面

• DOI: 10.1380/vss.64.352
• 发表时间: 2021
• 期刊: Vacuum and Surface Science
• 作者: 三栗野諒;小笠原歩見;川合健太郎;山村和也;有馬健太
• 通讯作者: 有馬健太

ナノカーボンの触媒作用を援用した半導体表面の選択領域加工－エッチング液に添加した酸化剤が加工特性に与える影響－

利用纳米碳的催化作用对半导体表面的选定区域进行加工 - 添加到蚀刻溶液中的氧化剂对加工特性的影响 -

• 发表时间: 2023
• 作者: 三栗野諒;小笠原歩見;川合健太郎;山村和也;有馬健太;山本聖也，李君寰，孫栄硯，山村和也，有馬健太
• 通讯作者: 山本聖也，李君寰，孫栄硯，山村和也，有馬健太

Nanocarbon-Induced Etching Property of Semiconductor Surfaces: Testing Nanocarbon's Catalytic Activity for Oxygen Reduction Reaction at a Single-Sheet Level

纳米碳诱导的半导体表面蚀刻特性：测试纳米碳对单片水平氧还原反应的催化活性

• DOI: 10.1149/2162-8777/ac6117
• 发表时间: 2022
• 期刊: ECS Journal of Solid State Science and Technology
• 影响因子: 2.2
• 作者: Ayumi Ogasawara;Kentaro Kawai;Kazuya Yamamura and Kenta Arima
• 通讯作者: Kazuya Yamamura and Kenta Arima