電気化学プロセスによる半導体機能性立体ナノ材料の金属被覆とナノ工学応用

电化学工艺和纳米工程应用的半导体功能3D纳米材料金属涂层

基本信息

批准号：
17760250
负责人：
赤堀誠志
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Japan Advanced Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、エピタキシャル成長により作製した歪み多層ヘテロ構造を微細加工して形成する、半導体機能性立体ナノ材料へ電極を形成する方法として電気化学プロセス法に着目し、半導体機能性立体ナノ材料の金属被覆による電極形成ならびに形成試料の電子物性の解明・制御、さらに将来的にはナノデバイス・ナノマシンといったナノ工学応用を目指している。本年度は主に以下の研究を行った。(1)均一金属被覆法の探索昨年度は定電圧やパルス電圧印加による試料作製を行ったが、金属被覆をより均一にするため、本年度はプロセス電流密度に着目した定電流およびパルス電流印加による試料作製を試みた。その結果、比較的低い電流密度では不均一になり、電流密度を高くするにつれて均一性が増すことがわかった。これは被覆初期過程で大きな過電圧が必要であることに起因すると思われる。ただし電流密度が高すぎる場合は膜が脆弱になり、膜剥がれ等の異常が引き起こされた。(2)種々の金属被覆試料の作製法の確立昨年度は二次元電子ガス内包構造へのNi被覆膜形成を行ったが、本年度はその他にCo、Cr、Pt、Auの被覆膜形成を試みた。被覆構造もナノプローブ応用を考慮し、曲げ形状をエッチングにより制御可能なInGaAsを2層対称に有する、GaAs(200nm)/AlAs(3000nm)n-GaAs(16nm)n-InGaAs(3nm)/n-AlGaAs(5nm)/n-GaAs(160nm)/n-InGaAs(3nm)n-GaAs(16nm)を新たに設計し、エピタキシャル成長および電気化学プロセスを行った。その結果、CoはNiと同様に被覆可能であり、またPtについても均一性は劣るものの被覆可能であることが示された。しかし、Crについては電流密度制御に問題があり現在のところ被覆が行えず、またAuについては無電解で被覆が進み現在制御不能である。

在这项研究中，我们重点关注电化学加工作为在半导体功能 3D 纳米材料上形成电极的方法，这些材料是通过外延生长制造的应变多层异质结构的微加工形成的，我们的目标是使用这种方法形成电极，阐明和控制电子。形成的样品的性质，并在未来进一步开发纳米器件和纳米机器等纳米工程应用。今年，我们主要开展了以下研究。 (1)均匀金属镀层方法的探索去年是采用恒压或脉冲电压制备样品，但为了使金属镀层更加均匀，今年我们重点关注工艺电流密度，采用恒流制备样品我试图做到这一点。结果发现，在相对低的电流密度下，电流密度变得不均匀，并且随着电流密度增加，均匀性增加。这似乎是由于在初始涂覆过程中需要大的过电压。然而，如果电流密度太高，薄膜就会变脆，导致薄膜剥落等异常情况。 (2)各种金属涂层样品的制备方法的建立去年，我们在含有二维电子气的结构上形成了Ni涂层，但今年我们还将形成Co、Cr、Pt和Au I涂层。尝试过。涂层结构还考虑了纳米探针的应用，具有两层对称的InGaAs层，其弯曲形状可以通过蚀刻控制。全新设计As(3nm)/n-AlGaAs(5nm)/n-GaAs(160nm)/n-InGaAs(3nm)n-GaAs(16nm)，并进行外延生长和电化学工艺。结果表明，Co可以与Ni类似地镀覆，Pt也可以镀覆，但均匀性较差。然而，由于电流密度控制的问题，Cr目前无法被涂覆，而Au目前由于在不电解的情况下进行涂覆而无法控制。