【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.09】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24HK0101

利用課題名 / Title

LDI用Si新規ナノピラー構造作製と評価

利用した実施機関 / Support Institute

北海道大学 / Hokkaido 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）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

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,電子顕微鏡/ Electronic microscope,質量分析/ Mass spectrometry,フォトニクス/ Photonics,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics 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)

大須賀 潤一

所属名 / Affiliation

日本電子、大阪大学大学院理学研究科附属フォアフロントセンター

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

藤井優佑

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

松尾保孝

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution

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

HK-602：超高精度電子ビーム描画装置(125kV)
HK-609：ヘリコンスパッタリング装置
HK-611：多元スパッタ装置
HK-620：ICP高密度プラズマエッチング装置（フッ素）

報告書データ / Report

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

質量分析ではサンプルをイオン化させる必要があり、その方法の一つにレーザー照射によってイオン化をおこすレーザー脱離イオン化法(LDI)がある。LDIには無機粒子や表面構造がLDIをアシストするSurface-Assisted LDIがあり照射レーザー光強度を低減、イオン化の高効率化、光吸収を補助する試薬を用いる必要が無いなどのメリットがあるために様々な研究がなされてきた。一方で、正確なイオン化プロセスは解明されていない。今回はサブミクロンスケールでのSi構造サイズが及ぼすイオン化への影響について検討を行った。

実験 / Experimental

本研究では、Si基板にEBリソグラフィ、ドライエッチングを行い、円柱の高さ、直径、ピラー間距離の異なるSiピラー構造を作製した。ピラー構造を作製したSi基板にグリシン水溶液を塗布し、飛行時間型マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析装置(MALDI-TOF-MS)でレーザー強度を変化させ測定、得られたイオン強度を解析することで各ピラー構造のイオン化レーザー閾値を調べ、イオン強度と合わせイオン化効率を評価した。

結果と考察 / Results and Discussion

Siピラー構造を持つ基板においてがイオン化が促進されに寄与していることがわかり、その中でも特定のピラー間隔やピラー直径パラメータでイオン化効率が著しく向上することが明らかになった。このことからイオン化効率に寄与する要因はイオン化が生じる空間の変化、ピラー間に保持されるサンプル量の変化が考えられる。また、各構造の反射率を調べ、イオン化効率との関係についても考察した。その結果として、イオン化効率と反射率の低下には相関がみられ光吸収るものの他のパラメータの寄与も重要であることが示唆された。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

直径200nm、高さ200nm、ピラー間距離200nmのSEM像

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