2006 Fiscal Year Annual Research Report
液体クラスターイオンビームによる表面高機能化に関する研究
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16360152
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高岡 義寛 京都大学, 工学研究科, 教授 (90135525)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 順三 京都大学, 工学研究科, 教授 (80026278)
川下 将一 京都大学, 工学研究科, 講師 (70314234)
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| Keywords | 液体クラスター / イオンビーム / サイズ分析 / 表面高機能化 / 表面清浄化 / 表面平坦化 / 表面反応ダイナミクス / ナノ技術 |
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| Research Abstract |
塊状原子集団であるクラスターは、固体、液体、気体、プラズマでもない第5の状態として物理・化学的に特異な性質を持っている。また、原子からバルク状態への過渡的な、メゾスコピック的な超微粒子状態として、材料科学的に解明すべき重要な研究対象になっている。本研究では、アルコール系やパラフィン系有機化合物など、種々の化学的性質を持った液体有機化合物を用いて、液体クラスターイオンビームの生成およびイオンビーム照射による材料の表面高機能化を原子レベルで行う。さらに、生成したクラスターのサイズや構造を高精度に制御し、開発した液体クラスターイオンビーム技術を電気・電子、光学、精密機械、化学など、様々な産業分野に応用することを目的とする。
平成18年度では、水、メタノール、エタノールやオクタンなどのクラスターイオンの生成を行い、各々のクラスターイオンのサイズを決定する要因を明らかにし、液体クラスターイオンの生成メカニズムを実験的・理論的に明らかにした。具体的には、水やアルコールなどのクラスターイオン照射をシリコンやシリコン酸化物の基板表面の清浄化や平坦化に応用し、従来の湿式の化学洗浄方法では得られない超平坦で清浄な表面形成を行い、次世代半導体デバイスヘの応用を図った。また、各種金属基板表面にアルコールクラスターイオンを照射し、表面反応として物理的スバッタリングや化学的スバッタリングが生じ、基板によってスバッタリング現象が大きく異なることを明らかにした。さらに、TOF法と減速電界法とを併用してクラスターサイズを選別し、化学反応の活性度や選択性がクラスターサイズによって異なることを明らかにし、各種基板上での表面反応のダイナミクスについて新しい切り口から解明を行った。
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