【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.05】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24UT1143

利用課題名 / Title

マイクロ加工デバイスを用いた単一ナノ構造材料の電気・熱伝導測定

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

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）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion

キーワード / Keywords

スパッタリング/ Sputtering,電子線リソグラフィ/ EB lithography,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,ダイシング/ Dicing,ナノカーボン/ Nano carbon,ナノチューブ/ Nanotube,ナノワイヤー・ナノファイバー/ Nanowire/nanofiber,熱電材料/ Thermoelectric material

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)

児玉 高志

所属名 / Affiliation

九州工業大学機械知能工学

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）-

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

UT-500：高速大面積電子線描画装置
TU-160：自動搬送 芝浦スパッタ装置（加熱型）
UT-609：XeF2ドライエッチングシステム
UT-906：ブレードダイサー
UT-603：汎用高品位ICP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)

本研究では単一カーボンナノチューブ、およびそのバンドル構造体の電気伝導率や熱伝導率のナノスケール測定を行うことで、カーボンナノチューブの伝導性の解明と工学応用を目的として実験を行っている。ナノレベルの伝導性評価には実験試料を組み込んだナノスケールのデバイスを微細加工プロセスを用いて製作することが必須である。
そこで本研究では、アライメントマークが施された基板材料の作製、実験試料の表面分散、相対座標を取得した後、電子線描画装置を用いた電極加工を行うことで単一カーボンナノチューブバンドルの四端子電気伝導率測定デバイスの製作を試みた。

実験 / Experimental

まず、F5112高速大面積電子線描画装置で大きな電極構造とアライメントマークを4インチウエハ上に描画した後、芝浦スパッタ装置で5/30 nmの膜厚のCr/Ptを堆積させた後、リフトオフを行うことで基板材料を作製した。ダイサーで切断した後、1cm四方のチップ上にスピンコートでターゲットカーボンナノチューブ材料を表面分散した後、孤立カーボンナノチューブの相対座標を走査型電子顕微鏡で検出し、専用のデザインファイルを製作した。そして電子線描画装置でアライメントしてナノスケールの電極構造を製作した後、電子線蒸着装置で60 nmのパラジウムを堆積させた後、リフトオフを行うことでデバイスを準備した。

結果と考察 / Results and Discussion

実験の結果、Fig.１に示すように電子線描画前後でターゲット材料であるカーボンナノチューブバンドル１本上に四端子電気伝導測定が可能な電極構造を多数制作することに成功した。そして電気伝導測定の結果、単一バンドルの電気伝導率の評価が可能であることを確認した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1 Representative SEM images of electrical conductivity measurement
devices before and after e-beam lithography and lift-off process

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