2017 Fiscal Year Annual Research Report
有機金属ナノクラスターイオンビームの高輝度化とストイキオメトリ結晶成長への応用
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17H02997
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
吉村 智 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40294029)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 孝江 奈良女子大学, 自然科学系, 准教授 (80201606)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | イオンビーム / 結晶成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高精度で質量分離可能な現有の低エネルギーイオンビーム装置を用いて、有機金属ナノクラスターイオンビームを生成すること、さらに、膜質の改善のため、装置に小規模な改造を加え、このイオンビームを高輝度化し、これを基板に照射することによりストイキオメトリ結晶の成長を試みることを目標としている。
当初の計画では、2017年度に、本経費で「イオンビーム高輝度化装置（特注品）」を購入し、これでビームの高輝度化を行う予定であったが、専門家からの助言により、イオンビームの高輝度化装置の設計の際、当初予定していたビーム伝送系のスリットの改造ではなく、イオンビーム装置のイオン源の改造でなければ、有機金属イオンビームの本実験に必要なレベルの高輝度化が実現できないことが判明した。このことについて、装置メーカとの打ち合わせに想定外の時間を要したため、2017度の経費では購入が不可能となった。そこで、予算を繰り越すことにより、次年度にこの高輝度化装置を購入することにした。
そこで、初年度は、すでにある程度の経験を積んでいた、ヘキサメチルジシランを用いた実験から始めた（そのために必要な予備実験を含む）。予備実験により、実験プロセス上の問題点が洗い出され、実験装置への小規模な改修を行ったのちに、本実験に移行した。本実験では、主にオルトケイ酸テトラエチル（TEOS)を原料に用いて実験した。その結果、TEOSの解離によりできるフラグメントイオン種を初めて明らかにした。さらに、そのなかの、Si(OH)3というフラグメントを50eVのイオンビームにし、これを温度300度の基板に照射することにより、酸化ケイ素膜を容易に成膜できることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定では、初年度（2017年度）にイオンビームの高輝度化を行い、イオンビームシステムを完成し、第二年度には、ヘキサメチルジシランから生成された、高輝度有機金属分子ナノクラスターイオンビームを用いたストイキオメトリ成膜の本実験を行い、第三年度には、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジゲルマンを用いた実験、必要に応じての追試実験、および3年間の実験結果のとりまとめをする、という予定であった。上記の「研究実績の概要」に書いたように、高輝度化装置の完成が2018年度に繰り越しになった、という面では研究に遅延が見られた。しかしながら、代わりに、ヘキサメチルジシラン、ヘキサメチルジシロキサン、オルトケイ酸テトラエチルを原料に用いた、高輝度化を行わないでも可能な実験を行った結果、予想を越えるような実験成果を得ることができ、これらの結果はそれぞれ英文論文として学術雑誌に発表した。以上のように、研究進展には、遅延した部分と予想を越えて進展した部分があるが、トータルではおおむね順調に進展したと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2018年度以降は、実験装置の改造により、高輝度化を進めていくことと、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジゲルマンを原料として用いた、新しい材料の成膜実験を行うことを目的に研究を進めていく予定である。研究計画の変更の予定はなく、また、研究を遂行する上での課題などは、今のところ存在しない。
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