1995 Fiscal Year Annual Research Report
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07650008
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Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
清水 立生 金沢大学, 工学部, 教授 (30019715)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森本 章治 金沢大学, 工学部, 助教授 (60143880)
久米田 稔 金沢大学, 工学部, 教授 (30019773)
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| Keywords | レーザアブレーション / ナノサイズシリコン / フォトルミネッセンス / 液滴状粒子 / 酸化シリコンマトリクス / マグネトロンスパッタ / ラマン散乱 / X線回折 |
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| Research Abstract |
レーザアブレーション法によりナノサイズSiを含んだ薄膜を作製するには、レーザアブレーションによる薄膜作製におけるターゲットからの粒子の射出過程、その分解・凝集過程、酸化過程、基板上での堆積過程を理解することが不可欠である。作製した薄膜のSEM観察の結果、真空中で作製した薄膜には液体状態で飛来した液滴状粒子が堆積するのに対して、酸素雰囲気中で作製した薄膜では雰囲気により冷却され球状のまま固化して堆積していることがわかった。1×10^<-2>Paの酸素雰囲気で作製した薄膜の透過スペクトル測定の結果、この薄膜はほぼ同一酸素圧力下でマグネトロンスパッタで作製した薄膜より酸化が促進されているという結果を得た。また、レーザアブレーション法で2.7×10^<-3>Paの酸素雰囲気にさらに13PaのHeを添加したところ、酸化がさらに大きく促進されることがわかった。以上のように、レーザアブレーションは特異な薄膜堆積・酸化機構を有することが明らかとなった。
発光するナノSiの作製を目指して、レーザアブレーション法により室温に保った石英基板上でSi薄膜の作製を行った。その結果、2.7×10^<-4>Paの低酸素雰囲気中及び数十Paの高酸素雰囲気中いずれにおいても、微結晶を含有したSi薄膜及び酸化Si薄膜の作製に成功した。しかし、ラマン散乱及びX線回折測定の結果では、その結晶サイズは数十ナノであり、数ナノサイズの結晶粒の確認はできなかった。
作製したままの状態では両試料ともフォトルミネッセンスは観測されなかったが、酸化Si薄膜では窒素中アニールを行うことによってフォトルミネッセンスが観測されるようになった。またアニールによる発光のブルーシフトや発光強度の増大も認められた。現時点では、発光が酸化Siマトリクスに起因するものか、ナノサイズSiに起因するものか明らかではないが、数ナノサイズのSi結晶の確認のため透過電子顕微鏡等による直接的な観測が必要であろう。
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[Publications] T.Shimizu and A.Morimoto: "Laser Ablation Deposition of Oxide Films" Extended Abstract of 12th Yokohama 21st Century Forum on Fullerens and Laser Processing. (印刷中). (1996)
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[Publications] A.Masuda et al.: "Mechanism of Stoichiometric Deposition for Volatile Elements in Multimetal-Oxide Films Prepared by Pulsed Laser Ablation" Jpn. J. Appl. Phys.35(印刷中). (1996)
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[Publications] 森本章治 清水立生: "レーザアブレーションによる光磁気記録用ビスマス置換希土類-鉄ガ-ネット薄膜の作製(解説)" 応用物理. 64. 220-225 (1995)
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[Publications] A.Morimoto and T.Shimizu: "Handbook of Thin Film Process Technology" Institute of Physics, 11 (1995)
