用途技術一覧

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ナノシリコン陽極酸化技術 "e-COOL"

e-COOL

electro-Chemical Oxidation Originated Liquescent


HF(弗酸)溶液中での制御された陽極酸化により、シリコン結晶の多様な加工が可能になります。
この古くて新しい電気化学的加工プラットフォームをカンタム14では、e-COOL と名付けました。

20年以上にわたって研究開発してきた東京農工大・越田研究室のナノスケール結晶シリコン加工と、 デバイス製作に関する蓄積ノウハウと特許が当社のコア技術です。

技術シーズ:陽極酸化利用する加工モード
技術シーズ:陽極酸化 局所電解研磨

・シリコンインゴットの切断(スライス)技術

半導体・太陽電池用シリコン加工
サブミクロンピット・マイクロポア

・自己組織的加工技術

ナノからマイクロサイズの自己組織的構造を利用
DNAチップ・細胞培養基板
ナノインプリント技術
コンビナトリアル化学リアクタ
高断熱性を生かした小型集積反応器
ナノシリコン化・量子効果

・研究開発用材料/素子

ナノシリコンの量子効果利用
電子源
発光シリコン


ナノシリコン作成用陽極酸化装置


自己組織的、並列的に形成される構造と、多くの形成パラメータの関係を10年以上にわたって調べた越田研究室の蓄積ノウハウと特許が当社の基幹技術です。

東京農工大・越田研究室に設置された陽極酸化装置・電気分解層

東京農工大・越田研究室に設置された陽極酸化装置
東京農工大・越田研究室に設置された陽極酸化装置

ナノポーラス・メゾポーラス、マクロポーラス加工例

[ナノシリコン基材 表面構造例]

ナノシリコン基材 表面構造例

[ナノシリコン基材 断面構造例]

ナノサイズドットからなる
ナノシリコン基材のTEM写真
ナノシリコン基材
断面構造例
平均的孔径0.1μmの試料
ナノサイズドットからなるナノシリコン基材のTEM写真 ナノシリコン基材断面構造例 平均的孔径0.1μmの試料

[平均的孔径2μmの試料]


バイオ基材への応用


ナノシリコンは、従来の結晶シリコンとは全く異なる性質を持っています。この性質を利用することでバイオ基材への応用で新機能が提供できます。
  1. 1.自己組織的で並列的な製法によるナノサイズ構造制御のため、低コスト
  2. 2.生体親和性が高く、無毒性で、被吸収性があり、再生医療用、計測基材に適す
  3. 3.低熱伝導、小熱容量性を利用した局所加熱、急冷素子の提供が可能
上記1,2を生かした
(1) ポーラスシリコンDNA/RNA/タンパク質/細胞吸着基材
ナノシリコン基材 断面構造例
ポーラスシリコンDNA/RNA/タンパク質/細胞吸着基材ナノシリコン基材 断面構造例

独立行政法人、国立大学法人等への出荷実績があります


温度制御チップへの応用

ナノシリコンは、従来の結晶シリコンとは全く異なる性質を持ち、温度制御チップへの応用でも新機能が提供できます。

  1. 1.自己組織的で並列的な製法によるナノサイズ構造制御のため、低コスト
  2. 2.生体親和性が高く、無毒性で、被吸収性があり、再生医療用、計測基材に適す
  3. 3.低熱伝導、小熱容量性を利用した局所加熱、急冷素子の提供が可能
上記1,3を生かした
高精度温度制御型バイオチップ
ポーラスシリコンの多孔度と熱伝導率の関係
高精度温度制御型バイオチップポーラスシリコンの多孔度と熱伝導率の関係

電子放出素子

ナノ結晶が酸化膜中に分散された構造を有する電子放出素子が実現されました。
この素子は、①面電子放出特性と直進性、②高エネルギー電子(5 eV~10 eV)放出、③低真空中動作可能(大気圧含む)の3大特徴を持っています。


特長・平行かつ直進の高速電子放出。
蛍光スクリーン位置を素子から遠ざけても
電子ビームの形状に変化がありません

高真空不要、大気圧下で電子放出可能
(10Torr以上では放出電子による
ガスのイオン化が増大します)

特長・高エネルギー電子の生成電子は
放出された時点ですでに5~10eVの
エネルギーを持っています

弾道電子を用いた水素生成の様子(動画・顕微鏡での拡大画像)
弾道電子を用いた水素生成の様子
(動画・顕微鏡での拡大画像/MPEG1/2.8MB)

発光シリコン

バルク状態のシリコンを直径数ナノメートルサイズにまで微細化したシリコンは, 通常では見られない量子的な現象を見ることができます.その代表が発光です.

弊社と共同研究開発を進めている東京農工大学越田研究室では"世界に先駆けて"電気的にシリコンを発光させるエレクトロルミネッセンス(EL)に成功し, 現在では外部量子効率1.1%というシリコン発光ダイオードを発表しています.


ナノ結晶シリコンのPL発光
ナノ結晶シリコンのPL発光


シリコンウェハーのスライス技術

e-COOL プロセスは、
省エネルギーで環境に優しく、コスト低減に貢献できる技術です。


[スライス技術の比較]

分類方式基板厚
(μm)
カーフロス
(μm)
出典
"e-COOL"陽極酸化100<100当社実験結果
現行改良技術マルチワイヤソー1801602010年 EPIA(欧州太陽光発電工業会)
ロードマップの2010年目標値
将来目標N/A1001502020年 EPIA(欧州太陽光発電工業会)
ロードマップの2020年目標値

[シリコンウェハーのe-COOL スライス技術]

  1. エネルギー効率の高い電気化学反応を利用しています。
  2. カーフロス(切りしろ)を100μm以下に小さくできます。
  3. 非接触なので、マルチスライスでもウェーハ厚さを100μm以下にできます。
  4. 切断後のウェーハ表面には電気的損傷を残しません。
  5. クリーンな環境での切断なので、不純物汚染もなく、後処理も容易です。
  6. 反応生成物も純度が高くリサイクル可能で、廃棄物をほとんど排出しません。
  7. 一貫太陽電池製造プロセスとして、クリーンな環境での製造が可能です。

[スライス例写真]

シリコンの切断速度:10.6μm/min

本成果の一部は、NEDO 19-20年度「新エネルギー技術研究開発/新エネルギーベンチャー技術革新事業(太陽光発電)にかかる業務として実施」



シリコンウェハースライス装置

"e-COOL"マルチワイヤースライサーでは、電気化学的スライスのため、既存のマルチワイヤソーにおけるのワイヤ消耗や研磨剤等の廃棄物が出ません。
また、使用材料はリサイクルが可能です。

"e-COOL"
マルチワイヤースライサー

e-COOLマルチワイヤースライサー
→
  • HF(フッ酸)
  • H2[SiF6]
  • ワイヤの消耗無し

すべて“リサイクル可”

マルチワイヤソー(従来技術)
マルチワイヤソー(従来技術)
装置運転により発生する廃棄物
金属ワイヤー/ 研磨材/シリコン研磨残渣/ワイヤの消耗
[イメージ図]

現在、装置の実用化のための開発・研究・試作を行っています。