【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.08】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23NM0166
利用課題名 / Title
ファンデルワールス薄膜を用いた新規メゾスコピック素子の作製
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
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
スピン制御/ Spin control,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,トポロジカル量子物質/ Topological quantum matter,原子薄膜/ Atomic thin film,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)
小林 研介
所属名 / Affiliation
東京大学 大学院理学系研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
佐々木 健人,塚本 萌太,GU Hao,西村 俊亮,中村 祐貴
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
岩崎 拓哉
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
NM-601：電子ビーム描画装置 [ELS-F125]
NM-604：マスクレス露光装置 [DL-1000/NC2P]
NM-609：電子銃型蒸着装置 [ADS-E86]
NM-610：電子銃型蒸着装置 [RDEB-1206K]
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年、原子層薄膜においても豊かな電気的、磁気的な特性が発現することが明らかになり、世界的に研究されている。我々は、ダイヤモンドや六方晶窒化ホウ素を用いた量子センシングにより、原子層薄膜の微弱な漏れ磁場分布を可視化することで、その新規物性探索を行うことを目的としている。そのために、本実験では、2.5mm角のダイヤモンド基板上に電極等を微細加工して原子層薄膜デバイスを作製するテストを行った。他にも、典型的なシリコン基板、サファイア基板でのデバイス作製を行った。
実験 / Experimental
ダイヤモンド基板におけるプロセスを説明する。具体的には、ダイヤモンド上にアドレスパターンを作製し、そこに原子層薄膜を貼り付け、さらに電極パターンを作製する。今回はグラファイトを用いた（本グラファイトは単原子層ではなく数100nm程度の厚みを持っている）。パターンの作製には電子線描画と電子線蒸着を利用した。PMMAレジストの塗布を行い電子線描画を行った。描画後はエスペーサを除去した後にPMMAを現像した。現像後、電子線蒸着により、アドレスパターンと電極パターンを蒸着した。なお、シリコン基板の加工の際、赤外線ランプ加熱装置で熱処理を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
ダイヤモンド基板上にグラファイトのホールバーを作製することに成功した(図1)。本プロセスを利用すれば、ダイヤ基板に原子層薄膜デバイスを作製できることが確認できた。今後は作製したホールバーで電気抵抗の測定などを行っていきたい。本手法は、原子層薄膜の磁性をダイヤモンド中の量子センサを用いて精密測定する際に重要なものである。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1: 2.5mm角のダイヤモンド上に作製した3つのグラファイトホールバー。
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