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本研究は,電気化学系特有の因子である拡散過程,特に微小反応場における非線形的拡散に着目し,その積極的制御により単純かつ精密な制御を可能とする新規な金属ナノ構造析出形成プロセスの開発を目的とした.
初年度は,Siウェハ表面のナノ欠陥サイトへの金属種の優先析出を確認し,その制御による金属ナノ構造体形成プロセスを開発した.また還元剤種と金属クラスタとの反応の非経験的分子軌道法解析から,金属表面の触媒活性度について定量的な知見を得た.さらに,光照射援用陽極化成によるSi微小構造体形成に関する基礎的検討にも着手し,裏面へのマスク付与によりホールの非線形的な拡散を制御し,均一な微細孔アレイの形成プロセスを実現した.次年度は,Siウェハ表面への金属ナノ構造体形成プロセスを精密化し,多様な系に適用可能とした.また,Si微細孔アレイの表面のガラス化によるpL容量のガラスチューブアレイの形成とマイクロリアクターへの応用を検討した.さらに,微細孔形成と内部への電気化学的金属埋込を一括で行うプロセスを開発した.次世代ULSIデバイスの基幹素材である歪みシリコンウェハ表面についても理論的解析を行い,歪み状態と表面の化学反応性の相関を見出した.最終年度は,微小ガラスチューブの先端に開口を形成しナノノズルアレイとするプロセスを開発した.これはエッチング種の非線形拡散による選択性を利用したものである.これを用いてフィルターデバイス形成などの可能性を検証した.さらに,量子化学的計算手法を用い,無電解析出反応における還元剤分子種の金属クラスタ表面への吸着状態から,その反応活性を定量的に解析する方法論を確立した.
以上のように,精密なナノ加工を可能とする新規電気化学プロセスを開発するとともに,種々の系の理論的解析を進め,従来不明点の多かった本手法による金属析出形成プロセスに関する詳細な知見を得た.

【研究分担者】
庄子習一	早稲田大学	理工学術院	教授	(Kakenデータベース)