2017 Fiscal Year Research-status Report
反応性コア-シェルクラスターイオンビームの生成と有機無機複合材料分析への応用
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16K05821
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
盛谷 浩右 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (20391279)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | クラスター / GCIB / SIMS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度立ち上げ調整を行ったREF-Mass搭載型GCIB装置を用いて実験を継続する予定であったが、REF-Mass部分の電源・制御系の不安定性のためREF-Massを用いたサイズ選別を断念し、GCIB装置にウィーンフィルターを導入して再度立ち上げ調整を行った。このため、装置の立ち上げ調整に当初想定以上の時間を費やした。また、水やベンゼンなどの分子をイオン化したことで真空装置のイオンゲージに炭素などの汚染物が付着し、イオン電流の不安定化が生じたため、イオン源およびイオン化部チェンバーの改造および調整もおこなった。得られた主な成果としては、立ち上げたGCIB装置に液体気化装置を接続することで、分子混合クラスターとしてベンゼン巨大クラスター（クラスターサイズ1000~2500）およびベンゼン-Arの巨大混合クラスターの生成条件を特定した。これは、従来の水やメタノールだけではなく、無極性の有機溶媒分子を混合したクラスターを発生できることを示しており、今後さまざまな有機材料のスパッタリングを試みる際にビームの選択肢のひとつとなる。また、分子ー希ガス混合クラスターで実験を行うための基礎データとして、水クラスター照射とArクラスター照射による有機材料のエッチング深さを触診式段差計により測定し、それぞれのスパッタ速度を見積った。PMMA薄膜をエッチングした結果、水クラスターをArクラスターでは異なるエネルギー依存性を示しており、今後水ーAr混合クラスターのスパッタ速度およびスパッタリングのメカニズムを検討する際の基礎的な知見となる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度立ち上げ調整を行ったREF-Mass搭載型GCIB装置を用いて実験を継続する予定であったが、REF-Mass部分の電源・制御系の不安定性のため安定して運用するには至らず、REF-Massを用いたサイズ選別を断念した。そのため年度途中よりGCIB装置にウィーンフィルターを導入し立ち上げ調整を行った。このため、装置の立ち上げ調整に当初想定以上の時間を費やした。また、クラスター生成条件の基礎データを得るために水やベンゼンなどの分子をイオン化する実験を長時間行ったため、真空装置のイオンゲージやイオン源の酸化や炭化がおき、それが原因と考えられるイオン電流の不安定化が生じた。そのためイオン源およびイオン化部チェンバーの改造および調整に当初想定以上の時間を費やした。そのため、水クラスターとArクラスターでエッチング深さを触診式段差計により測定することまではできたが、混合クラスターでの測定や詳細なビーム条件の最適化までには至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は実験に用いるGCIB装置にウィーンフィルターを搭載した。ウィーンフィルターは技術的にも古典的で、制御もダイナミックに行う必要がないため安定して運用できるため、まずはウ ィーンフィルターによる粗い質量分離状態で様々なサンプルをエッチングし、データを取得していく。分子クラスターのイオン化により生じたイオン電流の不安定生を改称するために、イオン源の清浄化と共に、イオン化チェンバーに設置する真空計を汚染耐性が強いタイプのものに交換する予定で、すでに準備している。現在、立ち上げたGCIB装置と準備した試料で、各種クラスターのエッチング深さを触針式段差計で比較できることは確認できており、今後さらに詳細な条件（分子種、混合比、エネルギー）でのスパッタ速度を測定していく。また、これまでに開発してきたGCIB-SIMS/XPS装置を用い、有機無機複合型材料スパッタリングに最適な混合 クラスターイオンビームの照射条件を検討する。有機および無機材料試料混合クラスターイオンビームを照射し、SIMSとXPSにより試料のスパッタ過程を測定する。スパッタ速度は触診式段差計により見積もり、ビーム照射条件を最適化する。この段階で問題点を洗い出し、エネルギーやクラスターサイズおよび最適な希ガス-液体混合比を有機無機複合型材料用に最適化する。また、より高強度の混 合クラスターイオンビームを発生できるよう、イオン源およびクラスター源を調整する。
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| Causes of Carryover |
本年度は、混合クラスターなど様々な種類のビームや照射条件でのスパッタ速度の測定まで至らなかったので、スパッタリングターゲット試料作成費用等に残金が生じた。
(使用計画)
本年度は、これまでに立ち上げ調整を行ってきたGCIB装置を用いて、混合クラスターなど様々な種類のビームや照射条件でのスパッタ速度の測定を行う予定であり、そのために使用予定である。
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