【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2024.07.08】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22TU0119

利用課題名 / Title

Fabrication of nanodevices for electron transfer measurements

利用した実施機関 / Support Institute

東北大学 / Tohoku Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions

キーワード / Keywords

リソグラフィ/Lithography,EB,メタマテリアル,フォトニクス

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

押切 友也

所属名 / Affiliation

東北大学多元物質科学研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

押切友也,大沼晶子,瀬戸陽子

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

戸津健太郎,森山雅昭,邉見政浩

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

TU-064：エリオニクス 130kV EB描画装置
TU-052：アクテス スピンコータ#1

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

本研究グループでは光ナノインプリントリソグラフィや電子線リソグラフィによる有機・無機・金属材料から成るナノ構造体デバイスの創製を目的に、種々のナノ構造を設計・作製し、その光学・電気・化学的特性に関する研究を行っている。今年度はナノ構造配列体のプロトタイプの基本物性を確認することを目的とし、小面積での電子線露光によるナノパターン配列体加工条件について検討した。

実験 / Experimental

【利用した主な装置】エリオニクス 130kV EB描画装置(TU-064)、アクテス スピンコータ#1（TU-052）
【実験方法】プラチナ薄膜が約100nm成膜されたSiO₂基板上に、酢酸ニッケルの有機溶媒溶液をスピン塗布し、焼成することでNiO_x/Pt/SO₂基板を得た。これにポジ型フォトレジストZEP-520Aをスピン塗布により成膜し、180℃でベークした。EB描画装置を用いてナノドット配列体をレジスト膜に描画し、ZED-N50により現像後、イソプロピルアルコールでリンスをおこなった。露光描画条件としては、Area Doseを200 mC cm^-2、Beam Currentを1.00 nAとし、Dose Timeを0.0125および0.0150 msec/dotへと変化させて実施した。

結果と考察 / Results and Discussion

描画レイアウトを図1に示す。本構造を上記の条件で描画する際に要した時間は描画範囲200×200 mm²あたりおおよそ150秒であった。また、基板の高さバラツキが描画可否に顕著な影響を与えることが明らかとなった。今後は、露光条件と、現像後に得られるナノドット配列体の形状およびギャップとの関係を電子顕微鏡法や原理間力顕微鏡法、光学スペクトル計測によって明らかにする。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1 Exposure geometry designed by a computer-assisted design software. Numbers in parentheses indicate the coordinates of the exposure chips (unit: mm). The area in cyan indicates the exposure area.

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

・本研究の遂行にあたりまして各装置の使用等に関する数多のご助力を賜りました、東北大学マイクロシステム融合研究開発センターの邉見政浩研究員、森山雅昭先生、戸津健太郎先生に厚く御礼申し上げます。

・競争的資金の種類：
1：JSPS-科研費
競争的資金の事業名：日本学術振興会　科学研究助成事業
競争的資金の研究種目名：学術変革領域研究(A)
8：経産省・NEDO
競争的資金の事業名：NEDO　分野横断的公募事業
競争的資金の研究種目名：官民による若手研究者発掘支援事業　マッチングサポートフェーズ

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Yaguang Wang, Improved water splitting efficiency of Au-NP-loaded Ga₂O₃ thin films in the visible region under strong coupling conditions, Nanoscale Advances, 5, 119-123(2023).
   DOI: 10.1039/d2na00768a
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. Tomoya Oshikiri, Shi Xu, Masaru Nakagawa, Hiroaki Misawa, Efficient hot-hole transfer on metal/semiconductor interface under modal strong coupling condition, The 13th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics (APNFO13), Sapporo, Japan (2022, 7. 29-31)
2. Tomoya Oshikiri, Shi Xu, Hiroaki Misawa, Masaru Nakagawa, Nanofabrication of metal/semiconductor/metal structure for efficient photocathode under strong coupling condition, Nanoimprint and Nanoprint Technology Conference 2022 (NNT 2022), Toyama, Japan (2022. 10. 5-7)
3. 手塚 隆博, 押切 友也, 新家 寛正, 三澤 弘明, 中川 勝, ファブリ・ペローナノ共振器形成に適した酸化ニッケル薄膜の成膜法の検討, 第22回東北大学多元物質科学研究所研究発表会, 仙台, (2022. 12. 8-9)
4. 押切 友也, 手塚 隆博, 荒木 魁, 新家 寛正, 松尾 保孝, 三澤 弘明, 中川 勝, 光カソード型ナノ共振器特性における酸化ニッケルの効果, 第70回応用物理学会 春季学術講演会, 東京, (2023. 3. 15-18)

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件