パルスレーザー光照射型点状イオン源の開発

Research Project

Project/Area Number	61850003
Research Category	Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Applied materials
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	西川治東京工大, 国立大学(その他), 教授 (10108235)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	堀内敬富士通研究所, 半導体研究部, 研究員富取正彦東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 助手 (10188790)
Project Period (FY)	1986
Project Status	Completed (Fiscal Year 1986)
Budget Amount *help	¥12,500,000 (Direct Cost: ¥12,500,000) Fiscal Year 1986: ¥12,500,000 (Direct Cost: ¥12,500,000)
Keywords	点状イオン源 / アトムプローブ / パルスレーザー / クラスターイオン / Si / GaAs / GaP
Research Abstract	1.目的:パルスレーザー光を針状イオン源に照射することにより融点の高いSiやB,また、蒸気圧の高いAsやP等のイオンを効率よく放射できる点状イオン源を開発することにある。 2.研究過程:本研究に用いられる真空装置は直線と静電偏向の両飛行空間をもつ複合型アトムプローブ(Combined Atom-Probe:研究発表参照)の直線飛行空間であるが、レーザー照射により電界蒸発するイオンが、効率よく飛行空間終端の検出器で検出されるかをテストした。レーザーパワーを高め放出イオン数を増加させると、同時刻に複数のイオンが検出器に入射するようになり、入射イオン数を正確に測定できなくなる。そこで同時入射のイオン数により高くなる信号パルスの波高を測定できる弁別器を検出回路に組み込むことによりこの問題を解決した。次に、窒素レーザー光((パルス幅0.8ns)を針状イオン源となるSi,GaAs,GaPに照射し、針に印加する定常電圧とレーザー出力によりイオン種がどのように変わるかが調べられた。 3.実験結果:a)針状Siより放射されるイオンは、レーザーパワーが大きくて、試料に印加する定常電圧が低い程、Siのクラスターイオンが大きく多くなり、【Si_(1〓)】以上のクラスターが検出されるようになる。クラスターの分布は、クラスターを構成する原子数が増加するにつれて検出イオン数が減少するという単調なものではなく、【Si_4】や【Si_6】が多い。b)GaAsはGaとAsのイオンを放射するが、Gaは1価の単原子イオンとして放出されるのに対して、Asは【As^+】から【As^+_6】まで検出されている。Siと同様、レーザーパワーが大きくなると、より大きいクラスターが放出されるようになるが、Siのように【Si_(1〓)】等はみられない。c)GaPから検出されるイオン種はAsイオンに換ってPイオンが検出される以外はGaAsと大きな差異ははない。