Controllability Improvement of Silicon Surface Finishing Using Electroless Reaction and Its Application for Resource Recovery and Elemental Analysis

化学镀反应硅表面处理的可控性改进及其在资源回收和元素分析中的应用

• 批准号: 22K04779
• 负责人: 八重 真治
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of Hyogo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04779/
• 关键词: 無電解めっき; 金属援用エッチング; 多孔質シリコン; 貴金属回収; レーザー誘起ブレークダウン分光; 半導体電気化学; 微細加工; ウェットエッチング

シリコンは水溶液中で大きな卑の電極電位を持つが、反応活性の特異性から、その酸化・溶解を局部アノードとする無電解反応によって興味深い表面修飾と微細加工が可能である。無電解置換析出では貴金属と銅のナノ粒子が選択的に形成される。貴金属触媒を担持したシリコンを酸化剤含有フッ化水素酸に浸すと、触媒直下でシリコンの溶解が起こり、金属援用エッチングが進行する。本研究では、析出とエッチングの制御性向上と、貴金属回収、ダイシング、微量元素分析への応用を目的として、電気化学計測、微細構造観察、電荷移動シミュレーションにより反応解析を進展させる。令和４年度は、次のような成果を得て、原著論文3報、解説論文1報、国際会議発表1件、依頼講演を含む国内学会発表12件を行い、うち2件について表彰された。①貴金属回収において、廃棄物などから貴金属成分を溶解する浸出液として従来の物に比べて毒性の低いチオ硫酸アンモニウム系溶液を用い、得られた溶液にシリコン粉末を加えることで高速に金回収できる。金と同時に銅も回収される課題を解決するために、金浸出時と金回収時の金属電極の電気化学測定により反応機構を解析し、電位測定などによる反応進度のモニタリングを実現した。これには新たに購入した電気化学測定装置を用いた。②金属援用エッチングの挙動のうち、直進性とメソポーラス層生成には、酸化剤還元による正孔注入活性とシリコン中の正孔移動およびシリコンの溶解反応活性が関係する。抵抗率の異なるシリコン基板を用いてエッチング挙動を観察し、デバイスシミュレーションによりシリコン中の電荷の流れを解析した。③多孔質シリコン基板を用いる蒸発乾固レーザー誘起ブレークダウン分光では、発生するプラズマの分光解析を行い、多孔質層の厚さによって発光強度が変化することを明らかにし、プラズマの温度と密度を推定評価した。

In aqueous solutions, the electrode potential is maintained at a high level, the specificity of the reaction activity is changed, the acidification is dissolved, the electrolysis-free reaction is locally removed, and the surface modification is possible. Electrolytic replacement precipitation is the formation of noble metals and copper particles. Precious metal catalyst support and acidification agent containing hydrated elemental acid leaching, catalyst direct dissolution and metal utilization This research aims to make progress in the control of precipitation and oxidation, the application of precious metal recovery, oxidation, and trace element analysis, electrochemical measurement, microstructure observation, and charge movement analysis. In the fourth year of Linghe, the achievements of the second year were obtained, 3 original papers were reported, 1 explanatory paper was reported, 1 international conference was presented, 12 lectures were presented by the national society, and 2 awards were presented. (1) Noble metal recovery, waste, dissolution of noble metal components, leaching solution, waste, low toxicity, sulfuric acid, solution system, solution, powder addition, high speed gold recovery, etc. The problem of simultaneous gold and copper recovery is solved. The electrochemical measurement of metal electrodes during gold leaching and gold recovery is realized. New equipment for electrochemistry (2) The relationship between the activity of metal application and the activity of dissolution and reaction of metal application, the activity of positive pore injection, the activity of positive pore migration and the activity of dissolution and reaction of metal application The difference in resistivity between the substrate and the charge current in the substrate is analyzed. 3. The porous substrate is used for evaporation, solidification, induction, spectroscopic analysis, spectral analysis, and estimation of the thickness and density of the porous layer.

项目成果

白金微粒子を用いた低抵抗シリコンの金属援用エッチング

使用铂颗粒对低电阻硅进行金属辅助蚀刻

• 发表时间: 2022
• 作者: 東 恭平;西中 凜;橋口達希;松本 歩;八重真治
• 通讯作者: 八重真治

チオ硫酸アンモニウム系浸出液とシリコン粉末を利用した金回収―金の溶解と回収に対する攪拌速度の影響―

利用硫代硫酸铵基浸出液和硅粉回收金 - 搅拌速度对金溶解和回收的影响 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 逢坂 匠;岩井優奈;松本 歩;八重真治
• 通讯作者: 八重真治

Capability of liquid microanalysis by surface-enhanced LIBS using porous silicon

使用多孔硅进行表面增强 LIBS 进行液体微量分析的能力

• 发表时间: 2022
• 作者: Ayumu Matsumoto; Yusuke Shimazu;Haruka Nakano;Shinji Yae
• 通讯作者: Shinji Yae

低抵抗シリコンの金属援用エッチングによるメソポーラス層の形成

低电阻硅金属辅助刻蚀形成介孔层

• 发表时间: 2023
• 作者: 東 恭平;西中 凜;橋口達希;松本 歩;八重真治
• 通讯作者: 八重真治

触媒薄膜パターンを用いたn型およびp型シリコンの金属援用エッチング ―メソポーラス層の分布の違い―

使用催化剂薄膜图案的n型和p型硅的金属辅助蚀刻-介孔层分布的差异-

• 发表时间: 2023
• 作者: 西中 凜;東 恭平;橋口逹希;松本 歩;八重真治
• 通讯作者: 八重真治