【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.07.02】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23HK0072

利用課題名 / Title

磁気共鳴のための2次元電子系ナノ構造デバイス作製

利用した実施機関 / Support Institute

北海道大学 / Hokkaido Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

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）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（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

PVD,スパッタリング/ Sputtering,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,ワイヤーボンディング/ Wire Bonding,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,量子効果/ Quantum effect

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)

福田 昭

所属名 / Affiliation

兵庫医科大学 医学部 医学科

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

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

細井浩貴,松尾保孝

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution

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

HK-604：レーザー描画装置
HK-611：多元スパッタ装置
HK-621：反応性イオンエッチング装置

報告書データ / Report

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

グラフェンは炭素原子の2次元物質であり、また２次元電子系が表面で露出していることから、表面分子吸着によってデバイスの特性を変えることができる。本研究では、２次元電子系を持つグラフェンや遷移金属ダイカルコゲナイド系の積層ナノ構造試料を作製し、抵抗検出を中心とした電子スピン共鳴（ESR）や核スピン共鳴（NMR）のための試料作製を行う。グラフェン等積層構造半導体試料をデバイス化し、分子吸着した際に伝導度がどのように変化するかを超低温・強磁場下で調べ、マイクロ波照射下での伝導度の変化を高感度に捉え、抵抗検出型磁気共鳴を試みる。

実験 / Experimental

昨年に引き続き、Graphene-supermarket社製のCVD Graphene/h-BN(Gr/hBN)積層構造試料を用いてホールバー構造のデバイス加工を試みた。具体的にはレーザー描画装置によりグラフェンのエッチングパターン作製後、ドライエッチングにより不要なグラフェンを除去した。その後、レジストレーション描画により測定電極パターンの作製を行い、スパッタ装置による金電極作製を行った。レジストの条件や電極サイズなどプロセス手順の変更による歩留まり改善について検討を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

当初は、電極下にグラフェンが残る構造でデバイス作製を進めていた。しかし、リフトオフ作業時に金属電極とグラフェン膜が同時に剥がれる現象が増えたため、ホールバー構造部分のみグラフェンがある状態へパターンを変更し、引き出し電極下にグラフェンがなくSiO2に電極が接着する形で密着性を改善したところデバイスの作製歩留まりが向上した（図１）。一方で、ラマン散乱の分析からグラフェン上にレジスト残りが多いことが分かっており、洗浄プロセスについて再度検討を行う必要があることが明らかとなった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1　電極蒸着したホールバー構造

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.

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