自己形成法を用いた、ナノメートル領域のボトムアップ法とマイクロメートル領域のトップダウン法との架橋技術の構築

Guoqiang Zhang^1,2　後藤秀樹¹
¹量子光物性研究部　²NTTナノフォトニクスセンタ

　マイクロエレクトロニクスの分野においては、部品やデバイスの小型化と低コスト化が望まれており、今後のその要求が高まることが予測される[1]。小型化に対応する加工技術として、電子ビームリソグラフィや、極端紫外リソグラフィ技術が確立されたが、コストの面では問題がある。従来の光学フォトリソグラフィは低コストであるものの、小型化の要求には応えられない。この問題を解決する方法として、自己形成法で作製するナノワイヤを用いた、新しいナノ構造作製技術を考案し、実証した。
　ナノワイヤを用いたデバイス作製のためには、ナノワイヤの位置制御が必要である。ナノワイヤは、ナノスケールのサイズであり、通常のフォトリソグラフィ技術を用いることはできない。我々は、自己形成法を用いて、ナノメートル領域のボトムアップ法とマイクロメートル領域のトップダウン法との架橋技術を構築した[2]。これは、フォトリソグラフィで形成したマイクロメータスケールのパターンを用いて、ナノワイヤの位置を制御する手法である。この手法では、マイクロメートルスケールの開口部をもったSiO₂をInP基板上に形成し、ナノメータスケールのインジウム微粒子の位置を開口部の中に制御する［図1（左）］。これは、基板温度と開口部のピッチサイズの最適化によって実現される。この微粒子を用いてInP/InAsヘテロナノワイヤアレイを成長させることに成功した。厚さの異なるInAsを形成して、量子閉じ込め効果による発光波長の制御も可能にした［図1（右）］。この新しい架橋技術はナノ構造作製法として大きく発展し、応用に向けて広く普及することが期待される。
　本研究はJSPS科研費JP15H05735とJP16H03821の助成を受けたものである。