1999 Fiscal Year Annual Research Report

酸化物薄膜最表面分析用高温精密試料台の開発と小型レーザーMBE装置との複合化

Research Project

Project/Area Number	10555308
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	川崎雅司東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (90211862)
Keywords	ゴニオメーター / 成長ダイナミクス / 表面分析ツール / パルスレーザー堆積法 / レーザー光試料加熱 / Nd:YAGレーザー / step-flow成長 / ベアリング
Research Abstract	酸化物薄膜の成長ダイナミクスを様々な表面分析ツールを用いて解析するには、それ用の試料ステージを作成する必要があるとの認識で研究をスタートした。要件は、1)超高真空から酸素1気圧でのいかなる環境においても、1000℃以上の高温に加熱でき、試料位置や角度を任意に設定しうるコニオメーターであること。(2)低速イオンや電子線などの粒子を使う分析用に、磁場の発生が無いこと。従って電流による試料加熱ではなく光を用いた加熱であること、である。昨年度は、第2番目の要件を満たすべく、300W-CW発振のNd:YAGレーザーを購入し、レーザー光を用いた試料加熱の可能性について検討した。ここでは、簡易的に、適当な光学系を用いてレーザー光をビューポートから真空中に導き、試料サセプター(インコネル製)に集光した。約100Wのエネルギーで1cm角の試料を1000℃以上に加熱でき、その制御が可能であることを確認した。この結果、初めて酸化物薄膜のstep-flow成長が可能であることを示した。本年度は、この結果を受けてゴニオメターの設計と製作を行った。特に(1)加熱部の可動機構のベアリングの設定とその保持機構、(2)真空中での光ファイバーによるレーザー光の取り回しとその反射・集光の部品の選定、光学系の設計と最適化、に苦労した。問題点を一つずつ解決し、最新バージョンでは、毎日の実験を約4ヶ月繰り返してもトラブルの発生しないゴニオメターが完成した。ルーチンの実験では、やはり100W以下のレーザーパワーで1000℃の加熱が可能である。高温でのRHEEDやイオン散乱分光のアジマススキャンも可能であることを確認し、目標仕様を満たす装置としては市販が可能なレベルで完成した。このゴニオ上の基板に、その場で酸化物エピタキシーが可能であること、その薄膜を複合化したSTMを用いて表面の原子レベル解析が可能であることも確認した。

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] M.Lippmaa: ""Step-flow growth of SrTiO_3 thin films with a dielectric constant exceeding 10^4""Appl.Phys.Lett.. 74. 3543-5345 (1999)
[Publications] S.Ohashi: ""Compact laser molecular beam epitaxy system using laser heating of substrate for oxide film growth""Rev.Sci.Instrum.. 70. 178-183 (1999)
[Publications] N.Nakagawa: ""Analysis of SrTiO_3 Step-Flow Growth by using RHEED""J.Korean Phys.Soc.. 35. S130-S133 (1999)
[Publications] M.Lippmaa: ""Dynamics of SrTiO_3 surface during wet etching and high-temperature annealing""Ferroelectrics. 224. 373-378 (1999)
[Publications] M.Lippmaa: ""6-axis microgoniometer equipped with an ultra-high temperature heater for the analysis of oxide epitaxy dynamics by ion scattering and scanning tunneling microscopy""Proceedings of the third Symposium on Atomic Scale Surface and Interface Dynamics. 3. 157-160 (1999)
[Publications] M.Lippmaa: ""Growth mode control of SrTiO_3 epitaxy""Proceedings of the third Symposium on Atomic Scale Surface and Interface Dynamics. 3. 171-174 (1999)
[Publications] M.Lippmaa: ""Growth dynamics of oxide thin films at temperature abouve 1000℃"(in press)"Physica C.

1999 Fiscal Year Annual Research Report

酸化物薄膜最表面分析用高温精密試料台の開発と小型レーザーMBE装置との複合化

Principal Investigator

川崎 雅司 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (90211862)

Research Products

[Publications] M.Lippmaa: ""Step-flow growth of SrTiO_3 thin films with a dielectric constant exceeding 10^4""Appl.Phys.Lett.. 74. 3543-5345 (1999)

[Publications] S.Ohashi: ""Compact laser molecular beam epitaxy system using laser heating of substrate for oxide film growth""Rev.Sci.Instrum.. 70. 178-183 (1999)

[Publications] N.Nakagawa: ""Analysis of SrTiO_3 Step-Flow Growth by using RHEED""J.Korean Phys.Soc.. 35. S130-S133 (1999)

[Publications] M.Lippmaa: ""Dynamics of SrTiO_3 surface during wet etching and high-temperature annealing""Ferroelectrics. 224. 373-378 (1999)

[Publications] M.Lippmaa: ""6-axis microgoniometer equipped with an ultra-high temperature heater for the analysis of oxide epitaxy dynamics by ion scattering and scanning tunneling microscopy""Proceedings of the third Symposium on Atomic Scale Surface and Interface Dynamics. 3. 157-160 (1999)

[Publications] M.Lippmaa: ""Growth mode control of SrTiO_3 epitaxy""Proceedings of the third Symposium on Atomic Scale Surface and Interface Dynamics. 3. 171-174 (1999)

[Publications] M.Lippmaa: ""Growth dynamics of oxide thin films at temperature abouve 1000℃"(in press)"Physica C.

川崎雅司東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (90211862)