中性金属原子の並進エネルギーを選別するための速度選別器の開発とその熱工学への適用

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08555051
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Section: 試験
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 井上 剛良 東京工業大学, 工学部, 助教授 (20193592)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 弘基 三菱電機伊丹製作所, 主任研究員 ; 鈴木 祐二 東京工業大学, 工学部, 助手 (20242274) ; 中別府 修 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (50227873)
• Keywords: 速度選別器 / 並進エネルギー / 金属原子 / 蒸着 / 薄膜

Research Abstract

気体分子の固体表面への凝縮(蒸着)現象は薄膜技術として半導体産業,新素材開発,表面処理など現代の最先端工業分野へ応用されているが、薄膜形成過程における物理・化学現象は十分に理解されているとは言い難いのが現状であり,蒸着過程から薄膜結晶構造の形成過程にわたる原子・分子レベルでの早急な解明が渇望されている.このため、本研究では中性金属原子の並進エネルギーを機械的に選別するHostettler-Bernstein型の分子線速度選別器、特に真空蒸着実験に使用することが可能な速度選別器の開発を行い、原子や分子の並進エネルギーが凝縮などの物理現象に及ぼす影響について明らかにすること、さらにはより優れた物性を有する薄膜を作成することを目的としている。
このため本年度は、長時間使用可能な分子線速度選別器の開発を行い、長時間の蒸着実験を行うための基盤を整えることを試みた。
1.まずベアリング寿命の改善について検討し、回転体のダイナミックバランスやアンギュラーコンタクトベアリングの使用、潤滑油の検討、組立精度の検討を行い、数100時間程度の寿命を得た。
さらに現在、ターボ分子ポンプの軸受けを応用した速度選別器も試作している段階である。
2.次にこの速度選別器を用いた真空蒸着実験を行い、Bi2Te3系の薄膜型熱電素子を作成し、その起電力特性を調べた。その結果、膜の結晶構造を改良することにより超電力特性が改善されることがわかった。