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たんぱく質でナノ単位のメモリー素子

ナノ構造半導体形成法を開発
 松下電器のほか、東北大学、東京工業大学、大阪大学などが参加。成果は27日から千葉県船橋市で始まる応用物理学会で発表。

 半導体特性を阻害するナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンを含まないフェリチンタンパク質と呼ばれる内部が空洞の球状たんぱく質で直径は12ナノメートル程度を用いた半導体製造プロセスを開発。

 アルカリ金属イオンを百億分の1のレベルに除去することが可能。

トランジスタの動作状態が安定し、正確にデータを記憶させることができるため、これにより、従来の半導体プロセスでは困難である超微細構造の半導体が形成できるため、切手の大きさで1テラバイトの記憶容量を持つより信頼性の高いナノ構造半導体が作製。超大容量メモリー等の開発に弾みがつく。

 シリコン基板に塗布するフェリチン溶液において、残留するアルカリ金属イオンの濃度を低減することに成功してフェリチン溶液が半導体製造プロセスに利用されるための重要なハードルをクリアできた。

 シリコン基板に従来のリソグラフィ技術でチタンのパターンを形成す。シリコンには吸着せず、チタンにのみ吸着する特性を有する分子鎖を新たに取り付けたフェリチンに金属化合物(7nm以下)を内包させ、チタンパターンがあるシリコン基板に塗布すると、チタンパターンのみにフェリチンが自発的に並んで吸着。

 チタンパターンをリソグラフィで形成する以外は、フェリチンを含む溶液への各種化学物質の混合、基板への塗布のみで、大規模な設備を必要とせず比較的容易かつ安価に作製。

 ナノ粒子を凝集させることなく金属に還元させることが可能。まず、酸化膜を形成したシリコン基板表面に金属化合物を内包するフェリチンを配置し、さらにその上に酸化シリコンを堆積してフェリチンを基板に埋め込み、最後に加熱処理。

 酸化シリコンには金属化合物(酸化物)から酸素原子を引き抜く効果があり、金属化合物は還元され金属となり、電子を蓄積できるようになる。

 加熱温度は、シリコン基板に既に形成されているパターンや回路などへの影響が少ない、500℃程度と比較的低温。

 新技術ではアルカリ金属をほぼゼロにしてもたんぱく質がうまく働き、規則正しい構造ができた。実用化すれば従来の30倍以上の大容量メモリーを低コストで作れるなど幅広い応用が期待できる。5年程度での実用化。

Jn08032111

フェリチンタンパク質
 外形12ナノメートル、内径7ナノメートルの籠状タンパク質の一つで、哺乳類のもっているタンパク質。生体内では鉄を貯蔵しますが、様々な無機化合物を籠の内部に形成させることもできる。



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