流体科学研究所流体融合研究センター最終研究活動報告会 知的ナノプロセス研究分野 教授寒川誠二
教授 : 寒川誠二 (WPI 兼務 ) 平成 24 年度メンバー 流体科学研究所 知的ナノプロセス研究分野と WPIAIMR ナノデバイス プロセッシング研究室の連携 融合 プロセス装置基盤技術 : 流体研 ナノデバイスへの展開 :WPIAIMR 准教授 : 久保田智広 ( 流体研 ) 大野武雄 (WPI) 助教 : 和田章良 ( 先端融合 ) 胡衛国 (JST) 岡田健 ( 流体研 ) 肥後昭男 (WPI) ポスドク :Batnasan Altansukh( 先端融合 ) Thomas Cedric (JST) Rahman Mohammad Maksudur (JST) 技術職員 : 尾崎卓哉 秘書 : 岡部美保子 博士課程学生 :2 名 修士課程学生 :5 名
高周波電界 寒川研究室 研究概要 ナノ粒子の生成と流動制御 プラズマ 電子のエネルギー e e 電子超低損傷プロセスの実現電子 P 時間光子 高周波電界 400 khz~2.45 GHz 電荷蓄積と光子照射の制御 50nm パルスプラズマによる電子エネルギー制御 7nm アパーチャー n ガス分子 50nm n P 負イオン n ラジカル n n 正イオン ナノマテリアル 構造の本質をみごとに引き出す P ポリシリコンゲート ナノカラム 130nm 無欠陥ナノ構造の形成 n n EP n コンタクトホール Lowk EP 生成物 レジスト カーボンナノチューブ 基板 SiON 無損傷 CNT グラフェン改質無欠陥高密度機能性薄膜の形成
寒川研の研究の応用分野 高アスペクト精密加工成膜プロセス ポリゲート加工 SiON 膜 コンタクト孔加工 Lowk 膜 無欠陥 3 次元ナノ構造の作製 CNT 2 次元配列 SiO 2 7nm Elemental Map 赤 :Si 緑 :Fe 黄 :O 130nm Si Fe ナノディスク 無損傷表面処理 堆積 DC High Density Plasma 13.56MHz Quartz Tube DC Neutral Beam Carbon Plate ULSI, MEMS, 太陽電池 ULSI 太陽電池 量子効果デバイススピントロニクス 量子ドット バイオチップ 生体医療 DNA チップ 滅菌 Source Au SWCNT Drain スピンデバイス DNA デバイス MEMS SiO 2 Si Gate CNTFET
FAU ナノテクノロジートップダウン 半導体デバイス 知的ナノプロセスにおける融合研究 超高精度ナノプロセス 実験 DC RBIU プラズマプロセス イオン イオンプラズマ 13.56 MHz パルス変調 プラズマチャンバ 1 Pa 中性粒子ビーム 誘導結合プラズマ発生用アンテナ 中性化用アパ チャ 開口率 :50% ICU IAU M I U 0.1μm トランジスタ 微細化 DC プロセスチャンバ :0.1Pa 基板 ビームプロセス 高精度エッチングプロセス薄膜堆積プロセス STM, AFM 計算 バイオテクノロジーボトムアップ 0.05μm トランジスタ 微細化 原子分子操作プロセス トランジスタ物理的動作限界 融合 バイオナノプロセス 生体超分子 (~10nm) 革新的デバイス
6 ワイヤレス オンウェハモニタリングシステム 測定回路 測定センサ 形状 ダメージ予測 UV UV UV UV 測定ウェハ プラズマ装置 赤外通信 計測と計算の融合による高精度プラズマ制御システム
エッチング形状 ダメージ分布予測 Prediction Experiment センサ測定とシミュレーションの融合により エッチング形状 ダメージ分布を予測 プラズマ イオンシース x=40µm 1000μm 予測 実験 10μm x=2000µm 800W 27MHz 400W 60MHz みずほ情報総研で事業化センサーメーカーにライセンス Sidewall damage: 24nm SiC ULK SiC ダメージ量 Sidewall damage: 55nm SiC ULK SiC ダメージ量
Curent Density (macm 2 ) シリコン量子ドット太陽電池 Ag electrode 2D array of SiNDs with SiC SiC (2nm) SiC (2nm) ITO (80nm) ntype Si (30nm) ptype Si substrate ITO 70nm nsi 30nm SiC 2nm ND 4nm SiC 2nm psi SEM image 50nm SiND thickness 2 or 4nm Al electrode バイオとナノの融合による量子ドット作製 太陽電池の種類 東北大学 0.556 31.32 72 12.6 pn junction 2nm SiC 2nm SiND/2nm SiC 4nm SiND/2nm SiC Voltage (V) University of New South Wales 0.556 29.8 63.8 10.6 シリコン量子ドット太陽電池として世界最高の変換効率 12.6% 多層化 (5 層 ) でさらなる高効率化 経済産業省イノベーション促進事業で実用化推進 (23 社と最先端電池基盤技術コンソ )
量子ドットレーザー トップダウン法により作製した GaAs ナノディスクの発光確認 ( 世界初 ) PL スペクトル 目標 : 光通信用量子ドットレーザ pingaas pinp uin 0.53 GaAs 600 650 700 750 800 850 wavelength (nm) サイズ ( 直径 厚さ ) により発光波長を制御 試作した GaAs 量子ドットレーザーの断面構造 Ti/Au (300 nm) pgaas (200nm) pal 0.3 GaAs (1400nm) ual 0.15 GaAs (100nm) uin 0.53 GaAs ninp ninp buffer ninp substrate 400 nm Ti/Au GaAs Al 0.3 GaAs ual 0.15 GaAs (100nm) nal 0.3 GaAs (1400nm) ngaas buffer ngaas 基板 Ni/AuGe (600 nm) AlGaAs/ GaAsND/ AlGaAs Al 0.3 GaAs JSTCREST 成果
Intensity (arb. unit) D it (cm 2 ev 1 ) Au pge Al Ge MOS トランジスタ Al 2 O 3 GeO 2 10 13 トップダウンとボトムアップの融合 NBO 3nm NBO 1.5nm 150k Al 2 O 3 (1 nm) GeO 2 (3 nm) 10 12 Ge (100) substrate 2 nm 10 11 Ge 4 Ge 2 Ge 3 Ge 0 3d2/3 Ge 1 Ge 0 3d5/3 10 10 0.30 0.15 0.00 Ev Ei Energy from midgap (ev) 36 34 32 30 28 Binding energy (ev) 界面準位密度 1 10 11 cm 2 ev 1 以下世界最高の超高品質な界面を持つGeO 2 膜 (1.5nm) の形成に成功 JST 先端融合プロジェクト
寒川研運営資金 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 H23 H24 CREST CREST CREST 校費文科省外部企業共同研究 JST NEDO 先端融合 0 10,000 20,000 金額 ( 万円 )
センターにおける研究業績 (1) 平成 15 年 ~ 平成 24 年 (10 年間 ) Journal 件数 113 件 国際会議での発表 :238 件 ( うち招待講演 37 件 ) 国内会議での発表 :331 件 ( うち招待講演 37 件 ) 特許出願 39 件 特許登録 14 件 ( 登録特許総数 :75 件 ) 学位論文 博士課程 (14 名 ) 大竹浩人 沖川満 新村忠 野田周一 石川健治 市橋由成 安原重雄 佐藤充男 曽田栄一 松永範昭 石川寧 陣内佛霖 和田章良 五十嵐誠 修士課程 (25 名 ) 井上充彦 鈴木裕也 馬場智大 加藤裕司 田口智啓 奥村啓樹 齋藤卓 陣内佛霖 生駒亨 宇惠野章 橋本剛 米元雅浩 和田章良 小山紘司 五十嵐誠 佐野慶祐 鄭柱賢 佐藤大希 佐々木亨 戸村幕樹 奥村宏克 上杉拓志 Mohd Fairuz Budiman 荒木良亮 田村洋典 新聞等報道 (27 件 )
センターでの研究業績 (2) 受賞 :19 件 科学技術分野の文部科学大臣表彰 科学技術賞 ( 研究部門 )(2009) American Vacuum Society Fellow (2009) http://www.bureau.tohoku.ac.jp/koho/dp/japanese/index.html 2003 応用物理学会 JJAP 編集貢献賞 寒川誠二 2004 Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Electron Devices Society Japan Chapter Student Award 石川寧 2004 応用物理学会 プラズマエレクトロニクス賞 寒川誠二 2005 慶應義塾大学理工学部 同窓生表彰 寒川誠二 2007 財団法人機器研究会 技術賞 尾崎卓哉 2007 応用物理学会 講演奨励賞 石川寧 2008 公益財団法人新技術開発財団 第 40 回市村学術賞 ( 功績賞 ) 寒川誠二 2008 東北大学 ディスティングイッシュト プロフェッサー 寒川誠二 2008 応用物理学会 フェロー表彰 寒川誠二 2008 応用物理学会 JJAP 論文賞 寒川誠二 陣内佛霖 小田史彦 森本幸裕 2009 文部科学省 科学技術分野の文部科学大臣表彰 科学技術賞 ( 研究部門 ) 寒川誠二 2009 American Vacuum Society (AVS) フェロー表彰 寒川誠二 2010 応用物理学会 プラズマエレクトロニクス賞 寒川誠二 陣内佛霖 大竹浩人 橋本潤 市橋由成 折田敏幸 2010 STARC 共同研究賞 寒川誠二 2010 応用物理学会 優秀論文賞 寒川誠二 黄啓賢 五十嵐誠 Michel Wone 浦岡行治 冬木隆 山下一郎 竹口雅樹 2010 American Vacuum Society (AVS) Plasma Prise 寒川誠二 2011 東北大学 ディスティングイッシュト プロフェッサー 寒川誠二 2011 the 21st International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC21) Student Paper Award Mohd Fairuz 2012 Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Senior Member 寒川誠二
論文数 論文引用数 (ISI) 掲載論文総数 :207 件総 Citation 数 : 2451 件 2012 年 Citation 数 :188 件 (ISI) 平均 Citation: 11.84 件 / 論文 Hindex: 27