2019 Fiscal Year Research-status Report
電子線励起超解像顕微鏡における蛍光薄膜の厚さの最適化とコントラスト増強
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19K05305
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
居波 渉 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30542815)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 篤志 静岡大学, 工学部, 准教授 (50402243)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 蛍光薄膜 / 酸化亜鉛 / 原子層堆積法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子線励起アシスト光学顕微鏡では電子線照射した蛍光薄膜からの発光によって試料を観察する。試料を均一に照射するために，蛍光薄膜の発光強度の空間的均一性と高い光強度が重要である。酸化亜鉛は電子線励起で高い発光強度、長期安定性，高い生体適合性といった特徴を持っていることから，電子線励起アシスト光学顕微鏡のための蛍光薄膜として有望である。本年度は，空間的に均一に発光する高輝度酸化亜鉛薄膜を原子層堆積（ALD）法によって低温で成膜することを目的とした。
酸化亜鉛薄膜をALD法によりn型Si基板上に成長させた。基板は、ピラニア洗浄とフッ酸で洗浄した。ピラニア洗浄(過酸化水溶液:水=1:4)を15分行った後、フッ酸で洗浄を1分を行い，その後再びピラニア洗浄を1分行う。洗浄した基板を反応管に入れ、真空引きを行う。その後、成長させたい温度まで加熱する。反応管内の温度が目標温度に達したら，原料であるDEZnとH2Oのバルブを開け酸化亜鉛の成膜を行う。暴露時間とパージ時間と温度を制御し、最適な成膜条件を検討した。カーソードルミネッセンスと表面粗さを評価した。DEZnのパージ時間を8, 12, 15, 20, 30[s]と変化させて成膜を行った。成膜後、CL測定装置を用いてCLスペクトルの測定を行った。パージ時間が変化しても発光強度のピークは380[nm]付近であった。また、パージ時間が長くなるとともに発光強度が大きくなった。次に、成膜した酸化亜鉛蛍光薄膜の表面粗さを原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定した。表面粗さはパージ時間を増やすことで小さくなっていくことが分かった。RMS表面粗さは、数ナノメートルと非常に小さい蛍光薄膜を作製できた。
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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
酸化亜鉛薄膜を原子層堆積（ALD）法により作製できた。カーソードルミネッセンスと表面粗さを評価した。パージ時間が変化しても発光強度のピークは380[nm]付近であり、パージ時間が長くなると発光強度が大きくなった。表面粗さはパージ時間を増やすことで小さくなっていくことが分かった。RMS表面粗さは、数ナノメートルと非常に小さい蛍光薄膜を作製できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、電子線励起アシスト光学顕微鏡用の窒化シリコン基板への酸化亜鉛薄膜の成膜条件の最適化を行う。また、シミュレーションにより、光の取り出し効率とコントラストについて検討する。
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| Causes of Carryover |
電子線励起アシスト光学顕微鏡で用いる窒化シリコン薄膜の納期に時間が必要であったため、当該助成金が生じた。そのため、本年度は、窒化シリコン薄膜を早急に発注し、窒化シリコン薄膜上への酸化亜鉛薄膜の成膜条件に関する研究を行う。
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