【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.26】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22UT1160
利用課題名 / Title
ナノワイヤ選択成長のためのF7000S-VD02を利用したナノテンプレート作製技術の開発
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by 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）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
膜加工・エッチング/Film processing and Etching,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition,EB,ナノワイヤー・ナノファイバー/ Nanowire/nanofiber
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)
肥後 昭男
所属名 / Affiliation
東京大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
石川史太郎
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,共同研究/Joint Research
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-503：超高速大面積電子線描画装置
UT-600：汎用ICPエッチング装置
UT-703：8インチ汎用スパッタ装置
UT-850：形状・膜厚・電気特性評価装置群
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
III-V族化合物半導体は太陽電池、超高速変調デバイス、レーザ、LED、ナノフォトニクス等に非常に優れた材料である。しかし、Group IVのシリコンと組み合わせた集積プラットフォームを考ええる場合、プラットフォーム側はドライバ回路等を設計できるシリコン（Si）基板が極めて有効である。シリコン基板上にIII-V族半導体を成長するのは基本的には格子不整合のため難しいが、特定の条件可ではGaAsを含めた異種高品質結晶ナノワイヤが微細領域であればMBE成長できることが知られている。Si基板上のGaAs系NWデバイス構造の性質は、NWの位置、均一なサイズ、組成、方位を制御した場合に最適となる可能性がある。そこで、本研究ではパターン開口加工Siプラットフォームを作製することを目的とする。
実験 / Experimental
作製方法は、2インチ(111)Si基板にULVAC社製スパッタ装置SIH-450にて30 nm程度のSiO2を堆積させる。その後、ZEP-520A7を塗布し、アドバんテスト社製電子線描画装置F7000S-VD02の可変成形ビーム法を用いて500 nmの正方形パターンを描画する。パターン周期は500 nm正方形パターンの場合は750 nm、1000 nm、1300 nm、1500 nmとした。また、それよりも小さい300 nm正方形パターンも用意し、周期は400 nm, 600 nm, 800 nm, 1000 nm, 1300 nmとした。その後、ULVAC社製ICP-RIE装置CE-300Iを用いてSiO2層をエッチングし、最後に0.5 %以下フッ化水素酸を用いてエッチング後の表面酸化膜を除去した。
結果と考察 / Results and Discussion
図１に作製後の開口パターンSiプラットフォームの操作型電子顕微鏡写真を示す。サイズは設計値に対して10%広くなっているので、ドーズ量がオーバードーズの傾向がある。今後、ドーズ量を適正化することでパターンの最適化を図るとともに、実際にMBEにてナノワイヤを成長し結晶状態、光学特性等を評価する。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１、試作した開口Siプラットフォーム 500 nm 四角パターン、周期750 nm
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
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)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Kaito Nakama, Mitsuki Yukimune, Akio Higo, Fumitaro Ishikawa, "Selective Area Molecular Beam Epitaxial Growth of GaAs/GaInNAs Core-Multishell Nanowires emitting at 1.2 μm on Silicon (111) ", International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics 2022 (OMN2022), Online Conference, September 12-15, 2022.
- K. Nakama, M. Yukimune, A. Higo and F. Ishikawa, “GaAs/GaInNAs Core-Multishell Nanowires Arrays Emitting at 1.28 µm on Patterned Silicon (111) Grown by Molecular Beam Epitaxy”, 第41回電子材料シンポジウム, Th3-6, ダイワロイヤルホテル THE KASHIHARA (奈良県橿原市）, 2022年10月19-21日.
- 中間海音, 行宗詳規, 肥後昭男, 石川史太郎, “加工基板を用いた位置選択 MBE 法によるSi(111)GaAs上ナノワイヤ成長条件の検討” 第 14 回ナノ構造エピタキシャル成長講演会, Th-P14, 宇部市文化会館(山口県宇部市), 2022年11月24-26日.
- 中間 海音, 行宗 詳規, 峰久 恵輔, 肥後 昭男, 石川 史太郎，”パターン開口Si加工基板を用いたMBE 法によるGaAs 系ナノワイヤ成長条件最適化” 第70回応用物理学会春季学術講演会，16a-A205-2，上智大学四谷キャンパス（東京都千代田区）＋オンライン，2023年3月15日‐18日．
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件