全反射X線回折法を用いた分子配向過程の動的測定システムの開発

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01850009
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 松重 和美 九州大学, 工学部, 助教授 (80091362)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 淳 理学電機(株), 研究開発部, 部長 ; 深尾 浩次 京都大学, 教養部, 助手 (50189908) ; 堀内 俊寿 九州大学, 工学部, 教務員
• Keywords: 超薄膜 / 構造制御 / 有機物質 / 真空蒸着 / X線全反射 / 分子配向 / 相転移 / 温度変化

Research Abstract

本研究では超薄膜作製時の構造制御法を確立するため、有機物質等の真空蒸着過程における基板上での分子配向をで解析出来るシステムの開発を目的とし、本年度は以下のような成果を得た。
1)有機超薄膜の構造評価装置の開発:真空蒸着法で作製した有機超薄膜の構造や分子配向は、基板の温度や種類・蒸着速度等多数の要因に支配される。真の構造制御を確立するには有機超薄膜の構造・配向を精密に評価することが必要であり、X線の全反射現象を利用した有機超薄膜用回折計を製作した。その結果、100A程度の極超薄膜の構造評価が可能であることが判明した。更に、試料セルに温度制御装置を付加することにより、構造・配向の温度変化も追跡出来るようになった。
2)無極性有機分子の構造・相転移挙動の観測:代表的有機低分子nーパラフィン等を対象に真空蒸着法に依って作製した超薄膜分子の構造、温度・時間依存性、相転移挙動、配向変化挙動を上記有機超薄膜用全反射X線回折装置を用いて調べた。例えば、nーC_<27>H_<56>の場合、温度の上昇に伴い、分子軸が水平配向から垂直配向へと変化すること、更に、垂直配向の場合、大部分の分子の軸は0.1°以内の非常に揃った角度分布で配向している事も判明した。
3)真空蒸着過程のin situ解析システムの開発:超真空蒸着装置に高精度化した有機薄膜用全反射X線回折計を組合わせたシステムを設計し、装置を製作中である。設計にあたっては、超真空蒸着容器内で高精度全反射X線回折測定が可能となるようにX線測定系の配置を考慮するとともに、蒸着時における分子配向の″その場観測″および構造制御が可能となるように、蒸着装置本体のコンパクト化・蒸着源および基盤の温度コントロ-ルおよび薄膜形成中の試料に対する電界印加用の電極のベルジャ-内設置などの工夫を行った。

Research Products

• [Publications] K.Fukao,T.Horiuchi,K.Matsushige: "Observation of Molecular Orientation in Evaporated Films of n-Paraffins" Thin Solid Films. 171. 359-366 (1989)
• [Publications] 藤山博一,堀内俊寿,松重和美,桑原改造: "真空蒸着法による一酸化けい素膜の真空焼鈍効果" 福岡工業大学エレクトロニクス研究所所報. 6. 123-128 (1989)
• [Publications] T.Horiuchi,H.Kawamoto,K.Matsushige,K.Takehara,K.Isomura,H.Taniguchi: "Evoluation of Molecular Orientations in Evaporated Polar-organic Thin Films by Energy Dispersive X-ray Diffractometer" Rept.Progr.Polym.Phys.Jpn.32. 153-156 (1989)
• [Publications] H.Kawamoto,K.Fukao,T.Horiuchi,K.Matsushige: "Temperature Change of Molecular Orientation in n-Paraffin Evaporated Thin Film" Rept.Progr.Polym.Phys.Jpn.32. 157-160 (1989)
• [Publications] K.Fukao,H.Kawamoto,T.Horiuchi,K.Matsushige: "Annealing Effects of Molecular Orientation in Evaporated Films of n-Paraffins" Thin Solid Films.
• [Publications] H.Kawamoto,T.Horiuchi,K.Matsushige: "X-Ray Study on Structure of Evaporated n-Paraffin Films" Rept.Progr.Polym.Phys.Jpn.