2015 Fiscal Year Research-status Report
燐光現象を利用した低温場の高速測定技術の構築とその光アニールプロセスへの応用
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26420717
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
篠田 健太郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 先進コーティング技術研究センター, 主任研究員 (10442732)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | エキシマレーザー / 塗布光照射法 / 高速温度計測 / 放射温度計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
機能性酸化物の大気圧下での低温製膜の実現に向けて期待されている塗布光照射法では、エキシマレーザーなど紫外パルスレーザー照射時の光結晶成長機構の解明が重要であり、高速温度測定による光-熱反応の定量化が求められてきた。その定量化に向けて、ナノ秒レベルでの高速温度測定法の確立を目指してきた。前年度の研究において、従来計測していた放射温度に蛍光信号が含まれている可能性が示唆された。そこで、本年度は、温度計測の妥当性、実プロセスとの相関をとるためにこれまでの複雑酸化物系に加えて、組成の影響を極力排除するために、単純酸化物系であるスズ酸化物を選定し、中心材料として計測に取り組んだ。塗布光照射法における酸化スズ膜の光結晶化過程においては、初期の塗布膜厚がレーザー照射時の結晶化に大きな影響を与えることを確認した。ただし、得られた結晶相は純粋なSnO2相とは異なっており、レーザー照射時の還元の影響が考えられた。結晶相の同定に加えて、引き続き結晶条件の最適化が必要である。その際に得られる検出光については、膜厚、レーザーフルエンス（強度）によって、最大強度、ピーク数、減衰挙動が異なることを確認した。基材の影響、初期膜厚の影響を系統的に調査した結果、従来の数値計算で予測されるよりも強く基材の影響を受けている可能性が示唆された。得られた検出光から放射温度成分と蛍光成分を分離し、温度計測に結びつける必要性が課題として明らかになった。
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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
当初想定していた、Y2O3:Eu3+系での計測に対して、単純酸化物系であるSnO2系での計測実験が中心となった。塗布光照射法における光結晶成長機構の解明に向けて、ナノ秒という高速度域での温度測定の確立が重要であり、その目的達成のためには、得られた信号の精緻な解析が必要である。本解析に時間を要しているが、対象材料からの目的とする信号の十分な強度は得られており、目的達成に向けて、順調に進展できていると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に引き続き、スズ酸化物系の材料について、検出光から放射温度成分と蛍光成分の分離に取り組む。解析の相当の時間を要するため、プロセス解析については、産総研土屋哲男副センター長と、データ解釈については、燐光計測に実績のある産総研の染矢聡グループ長と連携していく。また、レーザープロセスに実績のある芝浦工大の湯本敦史先生のグループとさらに連携を深め、マンパワーをかけていく。また、蛍光成分の同定のため、Y2O3:Eu3+をターゲット材料として用い、燐光計測と放射温度計測の両輪により、ナノ秒温度計測法を確立するとともに、塗布光照射法の光結晶成長機構の解明をおこない、当該課題の達成を目指す。また、本手法は、低温計測法としても有効であるため、研究が順調に進展した場合には、溶射、エアロゾルデポジション法という他のセラミックスコーティング手法における高速温度計測法にも積極的に展開を図りたい。
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| Causes of Carryover |
主として、エキシマレーザー用の消耗品として計上していたネオンガスが高騰したため、今年度は購入を見送らざるをえなかった結果、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ネオンガスの価格も落ち着いてきたため、ネオンガスとして次年度購入予定である。
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Research Products
(5 results)
