【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.22】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23BA0030

利用課題名 / Title

プローブ顕微鏡や光学手法を用いた先端的計測実現へ向けた試料作製

利用した実施機関 / Support Institute

筑波大学 / Tsukuba 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）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）-

キーワード / Keywords

エレクトロデバイス/ Electronic device,量子効果デバイス/ Quantum effect device,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,リソグラフィ/ Lithography,光リソグラフィ/ Photolithgraphy

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)

吉田 昭二

所属名 / Affiliation

筑波大学数理物質系

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

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

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

BA-009：パターン投影リソグラフィシステム
BA-006：走査型プローブ顕微鏡
BA-002：スパッタリング装置
BA-004：電子線蒸着装置
BA-012：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)

本研究では、プローブ顕微鏡や光学計測、もしくはそれらを組み合わせた先端計測を実現させるため、基板処理やリソグラフィ・エッチング装置を用いた微細パターン形成等の試料準備を行う。また、作製した構造を確認するために、原子間力顕微鏡、走査型電子顕微鏡、ラマン分光装置等で評価し、試料作製条件へフィードバックする。

実験 / Experimental

フォトリソグラフィを用いてマイクロスケールの電極パターンをSiO₂上に作製し、遷移金属ダイカルコゲナイド原子層(TMDC)の単層や積層構造を作製した電極パターン上に転写することで、デバイス構造を作製する。作製したデバイス構造を走査トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡などのプローブ顕微鏡で評価するとともに光照射による応答を計測することでTMDCの電気特性・光学特性を評価する。

結果と考察 / Results and Discussion

高品質BN結晶上にMoS₂単層を転写した試料において、中赤外時間分解STM2計測を行い、BN上MoS₂単層の励起子生成ダイナミクスを捉えることに成功した。Auマイクロパターン上に3R-MoS₂を転写し光電流の計測を行った。AuとMoS₂界面においてショットキー接触由来の光電流が観測されたが、期待していたバルク光起電力は観測されなかった。MoS₂単層をねじれ角をつけて積層することでモアレ超格子を作製し、原子間力顕微鏡を用いて観測した。積層の際にポリマーを用いた乾式転写法を用いることで従来用いていた方法よりも気泡やしわを低減することに成功した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

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.

1. 茂木 裕幸,"光励起多探針技術の開発と原子層半導体におけるダイナミクス評価への応用", レーザー学会学術講演会第44回年次大会,2024. 1. 16-19
2. 嵐田雄介,"1サイクル以下の中赤外線で駆動する走査型トンネル顕微鏡", レーザー学会学術講演会第44回年次大会,2024. 1. 16-19
3. 嵐田雄介, "中赤外パルスを用いた時間分解走査型トンネル顕微鏡法", 日本物理学会2024年春季大会一般シンポジウム, 2024. 3. 18-21
4. 重川 秀実, "時間分解SPM技術の開拓ー基礎から展望まで", 第53回薄膜表面基礎講座, 2024. 11. 13
5. 吉田 昭二, "光とSTMを組み合わせた顕微鏡ーナノの世界を観る目を研ぎ澄ますー",2023年度日本表面真空学会九州支部特別講演会, 2023. 4. 8
6. 村上 勇斗, 赤田 圭史, 鄭 サムエル, 嵐田 雄介, 茂木 裕幸, 吉田 昭二, 藤田 淳一, "単層TMDCサスペンド構造の発光ダイナミクス解析", 2023年第84回応用物理学会秋季学術講演会, 2023. 9. 19-23

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