ヒーリング効果を利用した単結晶内部における高速イオンドーピング

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23760639
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 兼平 真悟 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 助教 (30437248)
• Keywords: クラック / ヒーリング / サファイヤ

Research Abstract

サファイア単結晶(5×5×30 mm3)を拡散経路作製用の試料として用いた。閾値以上の強度を有するフェムト秒レーザー光をサファイヤ内部に集光照射し、結晶内部にクラックを誘起させた。まず、サファイアのr面に対してフェムト秒レーザーを集光し、レーザー入射方向に対して垂直方向にスキャンし、照射部と平行にクラックを発生させた。(レーザー照射条件:1kHz、スキャン長さ3mm、対物レンズ50×、NA0.8)　そして、結晶表面から内部にかけてクラックラインを人為的に形成し、金属イオンの拡散経路を作製した。
照射したサンプルをダイヤモンドカッターにより厚さ3mm程度に切断し、ダイヤモンドスラリーで表面を研磨した。金属酸化物で作製したペレットにクラックを導入したサファイアサンプルを埋め込み、アニール処理でクラック領域への金属イオンの拡散を試みた。金属酸化物は、Cr2O3、Ti2O3、CoOを選択した。アニール後、表面に残った金属酸化物は再びダイヤモンドスラリーで研磨し除去した。EPMAを用いてクラックに拡散した金属イオン分布の状態を確認した。