【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.01】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23AT0083

利用課題名 / Title

二次元材料転写へ向けた平坦なゲート絶縁膜基板の形成

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所 / AIST

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

表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,ALD,原子薄膜/ Atomic thin film

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)

茂木 裕幸

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

山崎 将嗣

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

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

AT-099：サムコ原子層堆積装置_2[AD-100LP]

報告書データ / Report

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

グラフェンや遷移金属ダイカルコゲナイドが電子・光電子材料として注目されるが、材料の極限的な薄さから基板粗さにより局所応力が導入され、バンド構造の空間不均一を生じる課題である。本研究では、２次元材料転写を行い光電子特性を測定するための、できる限り平坦なゲート絶縁膜(バンドギャップ >3eV, 厚さ数十nm程度)を有する基板を作製することを目的とした。今回の利用では、Nbドープにより導電性を付加したSTO基板をステップ化処理したものに対して原子層堆積装置を用いてAl₂O₃膜を30nm程度堆積させることを試みた。

実験 / Experimental

成膜前にアセトン、IPA、純水で基板洗浄を行った後、Al₂O₃膜をAT-099：サムコ原子層堆積装置_2[AD-100LP]を用いて行った。成膜温度は350℃とし、酸化剤としては水サーマル方式を採用した[1]。

結果と考察 / Results and Discussion

図1にALD成膜前の基板AFM形状像を示す。RMS表面粗さは0.24 nm程度であり、図中に白色で見える高い粒子は付着物であると考えられる。また、図2にAl₂O₃膜を30nm程度堆積後のAFM形状像を示す。RMS表面粗さはRMS表面粗さは0.32 nm程度となり、1.3倍程度のラフネス増加が見られた。ただし、AFM像から得られたALD膜はアモルファス状になっていると考えられる。今後は、さらにアニール処理などを行うことで原子層テラスの表出などを試し、層状物質のナノスケール顕微観測へ向けた良好な基板としての可能性を模索する。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1 ALD成膜前のNb doped STO膜表面のAFM形状像

図2 図1で示した基板上へAl2O3をALDにより30 nm堆積した後のAFM形状像

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

[1] S. Lee, Journals of Nanomaterials, 1671390 (2016)

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