• 半導体デバイスからなる電子製品は、半導体自体はもとより、半導体に接続する金属配線があって製品として動作する。金属配線に求められる課題は、半導体材料との良好な電気的コンタクト、相互拡散の防止、良好な密着性、および配線材料の低電気抵抗、耐腐食性、プロセス耐性などがある。本研究室では、種々のデバイスのニーズにあった配線材料の開発ならびにコストパフォーマンスを追求したプロセス技術を開発することによって、高性能かつ高信頼性の先端デバイス開発に貢献している。

Si半導体多層配線において拡散バリア層を自己形成するCu合金配線、IGZO 酸化物半導体に対して熱反応によるキャリアドーピングを行えるCu 合金配線、SiC パワー半導体に対して優れた熱・機械的信頼性と良好なコンタクト特性を示すNb 合金配線、タッチパネル用途などのITO透明導電膜に対するCu 合金配線、太陽電池におけるCu ペースト配線、などがある。

湿式エッチングでサブマイクロ線幅の金属配線付き基板を作製する方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T11-050.pdf

従来のフォトレジストマスクをウエットエッチングに用いた場合、金属配線幅は約10μmが下限でした。エッチング耐性に優れたレジストの熱ナノインプリント成形で、線幅0.1μmの金属配線の作製に成功しました。

• 金・銀・銅・クロムなどのウエットエッチング加工が可能です
• 金属と有機レジストを化学結合を介してつなぐ分子接着剤を用いています
• サイドエッチングによる狭線化が可能なため、マイクロサイズの金属線幅をサブミクロンサイズまで縮小することが可能です

透明導電パネル・磁気シールドフィルム・帯電防止シートなどへの利用が考えられます。ウエットエッチング方式での加工なので、ロールtoロール製法にも対応が期待できます。

高熱電効率なMg2Sn系熱電材料
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-641.pdf

開発したMg2Sn単結晶は、多結晶よりも電気伝導率が高いだけでなく熱伝導率が低い点で優れている。

• 開発したMg2Sn単結晶において熱電性能を飛躍的に向上し、従来報告されていた多結晶の性能を超えた。

未利用排熱を用いて発電することにより、省エネルギー化と地球温暖化ガスの排出抑制につながる。

• Langmuir-Blodgett 法や浸漬法などボトムアップ的手法を基盤技術として利用し、様々なナノ材料の分子構造が示す表面・界面での相互作用を考慮することで、合目的的にナノ構造制御された光電子機能性高分子ハイブリッドナノ材料の開発を行っている。

0.4 nmで膜厚制御可能なSiO2超薄膜、発光型溶存酸素センサー、強誘電性高分子エレクトロニクスデバイスなど。

• 超臨界水を反応場とする有機修飾ナノ粒子の合成技術を発明した。超臨界反応場では有機分子と金属塩水溶液が均一状態で反応し、水分子が酸／塩基触媒として働き、有機修飾金属塩ナノ粒子を合成できる。このハイブリッドナノ粒子は有機分子を表面に有するため、溶剤に高濃度分散させてナノフルイッド、ナノインクとしたり、高分子とハイブリッド化させて有機・無機材料の機能を併せ持つ材料を創成することができる。

窒化ホウ素の有機修飾ナノ粒子はポリマーに分散させて、高熱伝導材料として使用できる。また酸化チタン、酸化ジルコニウムの有機修飾ナノ粒子は、ポリマーなどに高濃度分散させることにより高屈折率レンズ製造に応用できる。また、高活性ナノ触媒としての利用も期待される。現在、本技術に基づいて、超臨界ナノ材料技術開発コンソーシアム（参加企業およそ80 社）が設立されており、産業への応用や国家プロジェクトの提案などを積極的に推進している。

• 高分子材料とナノ粒子とのハイブリッド材料は、2つの異なる材料の機能を合わせ持つ今までにない材料として期待され、多くの研究開発が進められている。しかし、材料間の親和性が低く、多くの場合ハイブリッド化により、両方の機能が低下することが多く、相反機能を同時に達成することは不可能とされてきた。
• 当研究室では、高分子とナノ材料間の界面制御を最適に行う新たな超臨界技術により、相反する機能を合わせ持つ新たなハイブリッド材料の創製に成功した。

材料の例として
・ 透明、フレキシブル、高屈折率、易加工性
・ 高熱伝導度、フレキシブル、密着性、絶縁性、易加工性等
といったハイブリッド材料創製に向けた研究開発を行っている。

主に放射光の回折を用いて、高い精度で構造観測を行います。エピタキシャル薄膜や固液界面など，計測技術が確立していない測定対象を見るのが特徴です。

大強度の放射光と，情報科学を併用することで，標準的なX線構造解析の手法が適用できない物質の構造を明らかにします。

• 周期性が完全でない物・表面や界面の構造解析を行う。
• 有機半導体の表面構造緩和
• 酸化物の界面構造
• ある程度平滑な表面（AFMで見える程度，ステップ表面）があれば、その表面近傍の構造を非破壊・非接触で0.01nmの精度で決める事が可能

固液界面でのプロセスの進行過程を見るような応用が考えられます。 図1:測定セットアップ，図2：20ms露光でのX線反射率測定による固液界面構造観測例

多結晶ホイスラー合金薄膜
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-2968.pdf

従来技術では大きな異常ネルンスト効果や異常ホール効果等の特性を発現させるためにバルク単結晶や単結晶薄膜が不可欠と考えらえてきたが、本技術により単結晶化が不要となる。

• Co2MnGaやCo2MnAlに代表されるCo基ホイスラー合金の多結晶層を、絶縁性のAlN層で挟みこむことで、結晶配向の制御や結晶性の向上を促進することができ、高い特性を発現させることが可能となる。また、単結晶成長を必要としないので基板を選ばずに作製可能であり、フレキシブル基板の上でも高い特性が得られる。

パイプ内の排液や室内外温度による発電を可能とする熱電変換素子、フレキシブル基板上にホールセンサを初めとする高感度センサなどへの応用展開の可能性がある技術である。

• 強酸性の環境下で、水素イオンと塩化物イオンの濃度分布を、画像としてリアルタイム計測できるイメージング素子を開発した。pH の範囲は3.0 から0.5まで、塩化物イオン濃度は4M まで計測できる。従来、塩化物イオンに関しては、pH 6〜8の中性域で、0.01M以下の希薄溶液の濃度を計測できるだけであった。しかし、特殊なセンサー物質の探索や感応膜の作製方法を工夫することで、過酷環境下でも機能するデバイスの開発に成功した。

強酸性下で進行する金属の腐食現象など、各種化学反応の機構解明への応用が期待される。マイクロ流体チップへ組み込むことで、金属表面の触媒作用の解明などにも応用できるものと思われる。

• 様々な物質の液体状態を、高真空環境下で安定化させ、そのマイクロ/ナノレベルの成形技術や診断技術の開発，また，物性測定による新現象の発見，およびそのプロセス応用に取り組んでいる。特に、膜厚が数nmのイオン液体膜の作製や単結晶品質のSiCなどの無機薄膜の高速VLS成長、イオン液体を介した有機半導体、高分子薄膜・結晶材料のプロセスは，世界的にも類を見ない独自技術である。

wet系プロセスの利点を真空プロセスに取り入れた次世代の半導体プロセスへの応用開発、有機半導体の新しい精製技術の開発，イオン液体を介した蒸着法による再結晶が困難な有機化合物の単結晶の試作など。