量子剥離超薄片化装置の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12355024
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 市野瀬 英喜 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30159842)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩本 知広 東京大学, 工学部・総合試験所, 助手 (60311635) ; 幾原 雄一 東京大学, 工学部・総合試験所, 助教授 (70192474) ; 須賀 唯知 東京大学, 先端科学研究センター, 教授 (40175401)
• Keywords: 波長同調照射 / 量子効果原子剥離 / 無損傷超薄片 / 紫外域レーザー / 平滑表面 / 電子顕微鏡観察用超薄片 / 原子構造評価技術 / SiC超薄片 / ダイヤモンド超薄片

Research Abstract

本研究の目指すところは、イオン研磨法の難点を克服し、原子剥離のエネルギーを高速イオンの運動エネルギーに求め、原子尺度で平滑表面を持つ完全無損傷超薄片の作成にある。原理的には、イオン研磨における高速イオンの代わりにエネルギー(波長)の揃つた、短波長の電磁波(具体的には紫外領域レーザー)を用い、波長を最適なものに同調し物質の結合エネルギーに同調照射させることによって、物質に損傷を与えることなく原子間結合を切断し、表面近傍の原子を順次剥離するものである。これまですでに、主としてシリコンにおいて、平滑な表面を持ち格子欠陥を殆ど生成しない理想的な電子顕微鏡観察用超薄片を作製することに実験的に成功した。この技術を実用化し原子構造評価技術の精度と信頼性の革命的な向上をめざすものである。また、本技術の実用化により、電子顕微鏡情報を、試料損傷による偽情報が重畳する、という先入観から解放し、原子構造情報の質と信頼度を格段に向上させ、電子デバイスの開発、設計、製造の各過程などを、いわばメクラ撃ち状態から解放し、経済的には、現在米国に独占されている、薄片化技術を逆に我々が独占することをねらうものである
実用化に当たって主な課題とした、レーザーパワーの超精密制御系と微小領域への精密照射光学系の開発、適用物質範囲の拡大は、初年度に引き続き、進展を見た。初年度に構築した、イオンガンとレーザーガン両備量子効果原子剥離反応薄片化研究機システムを用いて、適用範囲の拡大を探った。
1)材料としての期待が高いにもかかわらず薄片化が最も困難なダイヤモンドについて、試験を行い、基本的に薄片化が可能であることを確かめることができた。
2)ダイヤモンドとともにワイドバンドギャップ材料として知られ、シリコンやダイヤモンドと違って2種の元素から成るシリコンカーバイドについて試験し、これも基本的に薄片化可能であることを確かめることができた。
3)最適条件が存在しこれがきわめて厳格であることを見いだした。

Research Products

• [Publications] D.Takeuchi, H.Watanabe, S.Yamanaka, H.Sawada, H.Ichinose, T.Sekiguchi, H.Okushi: "Defects Analysis of Diamond Films in Cross Section Using Cathodoluminescence and High-Resolution Transmission Electron Microscopy"Solid State Phenomena. 78. 197-204 (2001)
• [Publications] D.Takeuchi, H.Watanabe, S.Yamanaka, H.Sawada, H.Ichinose, T.Sekiguchi, H.Okushi: "Origin of band-A emission in homoepitaxial diamond films"Diamond and related materials. 10. 526-530 (2001)
• [Publications] H.Sawada, H.Ichinose: "Structure of {112} Σ3 boundary in silicon and diamond"Scripta Materialia. 44. 2327-2330 (2001)
• [Publications] T.Kuzumaki, Y.Takamura, H.Ichinose, Y.Horiike: "Structural change at the carbon-nanotube tip by field emission"Appl. Phys. Lett.. 78. 3699-3701 (2001)
• [Publications] D.Takeuchi, H.Watanabe, S.Yamanaka, H.Okushi, H.Sawada, H.Ichinose, T.Sekiguchi, KKajimura: "Origin of band A emission in diamond thin films"Phys. Rev. B. 63. 245-328 (2001)
• [Publications] H.Sawada, H.Ichinose, H.Watanabe, D.Tateuchi, H.Okushi: "Structure of unepitaxial crystallites in a homoepitaxial diamond film"Diamond and elated materials. 10. 2096-2098 (2001)
• [Publications] F-R.Chen, H.Ichinose, J.J.Kai, L.Chang: "Extension of HRTEM resolution : Solving structures of grain boundary and interface using gerchberg-saxton algorithm and blind decombolution"Microscopy and Microanalysis. 7. 242-243
• [Publications] H.Ichinose, H.Sawada, E.Takuma, H.Saito: "Grain boundary structure analysis of covalent bonding materials by atomic resolution transmission electron microscopy"Microscopy and Microanalysis. 7. 276-277 (2001)
• [Publications] H.Sawada, H.Ichinose, H.Watanabe, D.Takeuchi, H.Okushi: "Cross-sectional TEM study of unepitaxial crystallites in a homoepitaxial diamond film"Diamond and Related materials. 10. 2030-2034 (2001)
• [Publications] T.Kuzumaki, H.Sawada, H.Ichinose, Y.Horiike: "Selective processing of individual carbon nanotubes using dual-nanomanipulator installed in transmission electron microscope"Appl. Phys. Lett.. 79. 4580-4582 (2001)
• [Publications] B.Xu, H.Jia, H.Zhou, H.Ichinose, C.Iwamoto: "Transformation of Active Carbon to Onion-like fullerens Under electron Beam Iradiation"Mat. Res. Soc. Symp. Proc.. 675. W75.1 (2001)
• [Publications] A.Nagayama, R.Katayama, H.Sawada, E.Takuma, J.Wu, K.Onabe, H.Ichinose, Y.Shiraki: "Surface Modification of Cubic GaN Buffer Layer Grown by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy"MRS Symp. Proc. Of III-V Nitrides. G3. 201 (2001)
• [Publications] A.Nagayama, H.Sawada, E.Takuma, R.Katayama, J.Wu, K.Onabe, H.Ichinose, Y.Shiraki: "MICRO-EELS Study of a Cubic GaN FILM grown on GaAs(001) substrate"Extended Abstract of The Fourth International Conference on Nitride Semiconductor (2001), B9.5, Denver, July 2001. B9. 5 (2001)
• [Publications] 磯部大介, 石井俊之, 井野博満, 小田克郎, 沢田英敬, 市野瀬英喜: "Zr添加による液体急冷Fe-Nd-B合金の微細化と磁気特性"日本金属学会誌. 65. 1008-1013 (2001)