高気圧ガスアブレーション成膜技術の可能性研究

• Project/Area Number: 12875008
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 表面界面物性
• Research Institution: Toyo University
• Principal Investigator: 吉田 善一 東洋大学, 工学部, 教授 (50273032)
• Project Period (FY): 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2000: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: 薄膜形成 / レーザー / アブレーション / 二酸化炭素ガス / ドライアイス / 樹脂 / 高気圧

Research Abstract

本研究はレーザを用いた新しい薄膜形成技術の可能性を見極めるものである。高密度ガスに高密度レーザ光を吸収させプラズマ状態にして、超音速で膨張する衝撃波を発生させる。レーザ光によりガス分子は解離や励起すると同時に衝撃波駆動の高速粒子が対向する基板に飛来し、緻密で高純度の薄膜が形成されると考えられる。この薄膜形成技術をガスアブレーション成膜法と名づけた。ここでは可能性を見出すため高密度ガスにレーザを照射する高気圧チャンバーを作製し、炭素を含むガスアブレーションにより、カーボン薄膜が形成されるかどうかの確認をおこなった。
二酸化炭素ガス、ドライアイス、樹脂蒸気を用いて、高気圧チャンバー法でカーボン薄膜の形成を試みた。光源にはKrFエキシマレーザを用いた。以下にその結果を示す。
(1)二酸化炭素ガスを用いた場合、4気圧、焦点エネルギー密度1J/cm^2、10Hz、300秒照射したがガラス基板上での膜の形成は確認できなかった。
(2)ドライアイスを用いた場合、(1)と同様の条件でドライアイスの蒸気及びドライアイスに直接レーザーを照射したが膜の形成は確認できなかった。
(3)樹脂蒸気を用いた場合、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンをそれぞれチャンバー内の坩堝で蒸発させると同時にチャンバー全体を加熱して、2気圧、0.6J/cm^2、10Hz、300秒照射でポリイミド蒸気で透明な薄膜の形成が確認できた。
今後、形成膜の構造分析(膜厚測定、X線解析法、走査トンネル顕微鏡)をおこないたい。