【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.01】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NM5072
利用課題名 / Title
量子デバイス応用を目指した薄膜評価とナノ構造作製
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
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
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）計測・分析/Advanced Characterization
【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）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,ALD,CVD,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,X線回折/ X-ray diffraction,トポロジカル量子物質/ Topological quantum matter,原子薄膜/ Atomic thin film,量子コンピューター/ Quantum computer,量子効果/ Quantum effect,超伝導/ Superconductivity,量子効果デバイス/ Quantum effect device
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)
小塚 裕介
所属名 / Affiliation
物質・材料研究機構
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
栗田厚也,竹内真弓,荒山瀧一郎,伊東謙汰
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
渡辺 英一郎,吉田 美沙,大谷 まさみ,河野 久雄,簑原 郁乃
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-635：電子ビーム描画装置 [ELS-BODEN100]
NM-605：水蒸気プラズマ洗浄装置 [AQ-500 #1]
NM-638：水蒸気プラズマ洗浄装置 [AQ-500 #2]
NM-610：電子銃型蒸着装置 [RDEB-1206K]
NM-624：顕微分光膜厚計 [F54-XY-200-UV]
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究課題では量子デバイス作製のため新たな材料やプロセス開拓を目的としている。特に、従来の半導体では実現できない機能性を酸化物や原子層物質などを用いて実現することを狙う。薄膜加工装置、蒸着装置等を利用し、作製した薄膜の微細加工、電極作製を行う。
実験 / Experimental
当研究グループで作製した酸化物薄膜や原子層物質に対し、物質・材料研究機構のクリーンルームにおいてフォトリソグラフィ・電子線リソグラフィを施し、反応性イオンイオンエッチングを行った。また、電子線蒸着機とリフトオフ法により微細な電極作製を行った。また、電界制御のため原子層堆積装置を用いて絶縁膜形成を行った。また、薄膜の構造評価のため薄膜用X線回折装置を利用した。
結果と考察 / Results and Discussion
グラフェンに対し、電子線用レジストZEP520Aを塗布、電子線描画装置によって描画・現像し、反応性イオンエッチングによってエッチング後、再度 電子線蒸着装置でCr/Au電極を蒸着した。さらに、超伝導電極を作製するための電子線描画および超伝導金属蒸着を行い、最終的なデバイスが完成した（図）。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
微細加工により作製したグラフェンデバイス
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)
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Kosuke Noro, Parity-independent Kondo effect of correlated electrons in electrostatically defined ZnO quantum dots, Nature Communications, 15, (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-53890-2
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Takuma Itoh, Enhancement of Transverse Thermoelectric Conversion by Interface‐Induced Spin Current in Ferromagnetic Metal/Nonmagnetic Insulator Hybrid‐Structure, Advanced Functional Materials, 34, (2024).
DOI: 10.1002/adfm.202409557
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 小塚 裕介、"超伝導/トポロジカル物質ハイブリッド系の実験. 基礎物理学研究所研究会"、「創発量⼦現象のフロンティア：超伝導接合、エッジ伝導、エニオン」、 2024年5月31日
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