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レーザアブレーションによる立方晶窒化ボロン(cBN)薄膜作製プロセスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 07555104
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関佐世保工業高等専門学校

研究代表者

須田 義昭  佐世保工業高等専門学校, 助教授 (20124141)

研究分担者 馬場 恒明  長崎県工業技術センター, 専門研究員
中園 彪  佐世保工業高等専門学校, 教授 (50044433)
研究期間 (年度) 1995 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
1997年度: 300千円 (直接経費: 300千円)
1996年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
1995年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
キーワード立方晶窒化ボロン / パルスレーザアブレーション / 六方晶窒化ボロン / FT-IR / Nd:YAG Laser / RFバイアス / KrFエキシマレーザ / 発光スペクトル / パルスレーザデポジション / Nd : YAGレーザ / 負バイアス / FT-IR分析 / 発光分光分析 / イオンアシスト / イオン源 / パルスレーザアブレーション法 / RF負バイアス電圧
研究概要

cBN薄膜作製法としてパルスレーザデポジション装置にRFバイアスを付加した新方式を提案し、Si(100)基板上にBN薄膜の作製を行った。ターゲットに六方晶窒化ボロンおよび立方晶窒化ボロンを用い、パルスレーザの繰り返し率を10Hzとし、各種パルスレーザアブレーション条件を変化し実験を行い、堆積した薄膜特性を分析した。さらに、BNプラズマプルームからの発光スペクトルを分光分析し、発光種を同定し、BN薄膜特性とプラズマ特性の関係について検討した。
BN薄膜の組成は窒素ガス圧力に依存し、窒素ガス圧力が10.0Pa、レーザエネルギー密度が3.8J/cm^2、基板温度が650℃において化学両論比に近いものが得られた。窒素ガスにアルゴンガスを混合し、基板にRFバイアスを加えることによりcBN相が形成され、RFバイアス電力が高いほど、またアルゴンガスの割合が高いほどcBN相の形成が進んだ。これは基板表面上でのアルゴンイオンボンバードメントによる局所的高温・高圧の発生や蒸発粒子の活性化などにより結晶化が促進されるためと考えられる。ボロンイオン(B^+)のスペクトル線(345.1nm)強度がN/B組成比に大きく影響することが分かった。堆積薄膜表面状態はレーザ波長に大きく依存し、波長が短いKrFエキシマレーザを用いて作製した薄膜の表面には径の小さい粒子がまばらに堆積し平坦な膜であった。またcBN薄膜の基板材料として用いられているWC薄膜作製についても検討し、メタンガス中で基板温度500〜750℃において結晶性のWC薄膜の作製に成功した。さらに、ダイヤモンドやcBNに匹敵する高硬度材料として注目されているCN薄膜作製等についても一部検討し、CN薄膜作製に直流バイアス電圧が有効であることを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (104件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (104件)

  • [文献書誌] Y.Yamagata: "Orientaion Control of YBaCuO Film on Flexible Metallic Substates with Buffer Layers Using Pulsed Laster Deposition" IEEE Trans.on Appl.Supercond.Vol.5,No.2. 1932-1935 (1995)

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  • [文献書誌] 須田 義昭: "プラズマレーザプロセスによる立方晶ほう素(c-BN)膜作製に関する研究" 長崎先端技術開発協議会研究成果発表会. 49-52 (1995)

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  • [文献書誌] Y.Suda: "Effects of r.f.bias on cubic BN film synthesis by pulsed Nd:YAG laser deposition" 13th Int.Vacuum Congress & 9th Int.Conf.on Solid Surfaces. TF-WeP-9. 278 (1995)

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  • [文献書誌] 須田 義昭: "パルスYAGレーザデポジションによる窒化硼素(BN)薄膜作製(III)" 電気関係学会九州支部連合大会論文集. No.736. 444 (1995)

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  • [文献書誌] 須田 義昭: "パルスYAGレーザデポジションによる窒化ボロン薄膜作製)" 電気学会誌. Vol.115-A,No.12. 1263-1270 (1995)

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  • [文献書誌] 須田 義昭: "パルスYAGレーザデポジションによるWC薄膜作製" 応用物理学会九州支部講演会講演予稿集. 3Ca-6. 250-251 (1995)

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  • [文献書誌] 須田 義昭: "PLD法によるBN薄膜作製時の分光分析" 電気学会放電,高電圧合同研究会. ED-96-14,HV-96-14,. 115-124 (1996)

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  • [文献書誌] Y.Suda: "Pulsed Laser Deposition of Tungsten Carbide Thin films on Silicon(100)Substrate" Joint Int.Symp.of the'96 MRS-J Conf.and the 3rd Ion Eng.NP57. 153-154 (1996)

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  • [文献書誌] 須田 義昭: "プラズマレーザプロセスによるc-BN膜作製" 長崎先端技術開発協議会研究成果発表会. 26-28 (1996)

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  • [文献書誌] 須田 義昭: "パルスYAGレーザデポジションによるWC薄膜作製とその特性(II)" 1996年第57回応用物理学関係連合講演会. 8p-X-8. 410 (1996)

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  • [文献書誌] Y.Suda: "Effects of r.f.bias on cubic BN film synthesis by pulsed Nd:YAG laster deposition" Thin Solid Films. Vol.281-282. 324-326 (1996)

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  • [文献書誌] Y.Suda: "Spectroscopic Study of Plasma Plume and Tungsten Carbide Thin Film Formation by Plused YAG Laser Ablation" Proc.of the 8th Asian Conf.on Electrical Discharge. ED-96-14,. 405-1-405-4 (1996)

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  • [文献書誌] 須田 義昭: "パルスYAGレーザデポジションによる炭化タングステン(WC)薄膜作製とその特性(III)" 電気関係学会九州支部連合大会論文集. No.533. 243 (1996)

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  • [文献書誌] Y.Suda: "Laser Wavelength Dependent Properties of BN Thin Films Deposited by Laser Ablation" Mater.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.423. 397-402 (1996)

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  • [文献書誌] 須田 義昭: "プラズマレーザプロセスによる立方晶窒化ホウ素(c-BN)膜作製に関する" 長崎先端技術研究成果報告書. No.13. 45-52 (1996)

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  • [文献書誌] 須田 義昭: "PLD法によるWC薄膜作製時の分光分析" 電気学会放電研究会. ED-96-276. 19-28 (1996)

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  • [文献書誌] 須田 義昭: "パルスYAGレーザデポジションによる窒化炭素薄膜作製" 応用物理学会九州支部講演会講演予稿集. 1Da-10. 131-132 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Pulsed Laser Deposition of Tungsten Carbide Thin Films on Silicon(100)Substrate" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. Vol.121. 396-399 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Pulsed Laser Deposition of Carbon Nitride Thin Film From Graphite Targets" European Material Research Society Spring Meeting. A-XII.6. p.A-20 (1997)

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  • [文献書誌] 須田 義昭: "パルスレーザによる機能性薄膜作製に関する研究" 平成9年度全国高等専門学校・長岡技術科学大学電気系教官交流研究会. 21-24 (1997)

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  • [文献書誌] Y.Suda: "Properties of WC Films Sythesized by Pulsed YAG Laser Deposition" The 4th IUMRS Int.Conf.in Asia. H3.6. 282 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 須田 義昭: "パルスレーザデポジションによる製に関する研究WC薄膜の合成と評価(IV)" 電気関係学会九州支部連合大会論文集. No.1140. 538 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 須田 義昭: "PLD法によるCNx薄膜の合成(II)" 電気関係学会九州支部連合大会論文集. No.1141. 539 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 須田 義昭: "PLD法による炭化シリコン(SiC)薄膜の作製" 電気関係学会九州支部連合大会論文集. No.1142. 540 (1997)

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  • [文献書誌] 青木 振一: "薄膜デバイス製作へのレーザ応用" レーザ学会九州支部特別講演会および研究会. RTM-97-45. 29-37 (1997)

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  • [文献書誌] 須田 義昭: "PLD法による窒化シリコン薄膜の作製する研究" 応用物理学会九州支部講演会講演予稿集. 2Aa-3. 120 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 須田 義昭: "パルスレーザデポジション法により作製したSiN膜の評価" 電気学会プラズマ研究会. EP-98-8(印刷中). (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 須田 義昭: "パルスレーザデポジション法によるTiC薄膜作製" 1998年第59回応用物理関係連合講演会. (印刷中). (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Pulsed Laser Deposition of Carbon Nitride Thin Film From Graphite Targets" Carbon. (印刷中). (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Properties of WC Films Synthesized by Pulsed YAG Laser Deposition" Mater.Chem.and Phys.(印刷中). (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 藤巻 秀和: "大気汚染物質によるマウス免疫応答の亢進" 大気環境学会誌. 31・2. 53-60 (1996)

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  • [文献書誌] Kensaku Saneyoshi: "Air pollutants and IgE antibody production" Environmental Sciences. 4・1. 73-80 (1996)

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  • [文献書誌] 藤巻 秀和: "ディーゼル" アレルギー科. 2・6. 576-580 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hidekazu Fujimaki: "Inhalation of diesel exhausd enhances antigen-specific IgE antibody production" Toxicology. 116. 227-223 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 藤巻 秀和: "ホルムアルデヒドによる免疫応答の修飾" 日本小児皮膚科学会雑誌. 15・2. 171-174 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hidekazu Fujimaki: "Modulated cytokine production from cervical lymph node cells treated with B[a]P and PCB" Chemosphere. 34・5-7. 1487-1493 (1997)

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  • [文献書誌] 須田 義昭: "学位論文(熊本大学)" パルスプラズマ・レーザプロセスの開発と機能性薄膜作製に関する研究, 162 (1996)

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  • [文献書誌] Y.Yamagata: "Orientation Control of YBaCuO Film on Flexible Metallic Substates with Buffer Layrs Using Pulsed Laser Deposition" IEEE Trans.on Appl.Supercond. Vol.5, No.2. 1932-1935 (1995)

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  • [文献書誌] Y.Suda: "Study on Cubic Boron Nitride (c-BN) Films by Plasma Laser Process (in Japanese)" Proc.of the Meeting of Nagasaki Super Technology Development Association. 49-52 (1995)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Effects of r.f.bias on cubic BN film synthesis by pulsed Nd : YAG laser deposition" 13th Int.Vacuum Congress & 9th Int.Conf.on Solid Surfaces. TF-WeP-9. 278 (1995)

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  • [文献書誌] Y.Suda: "Preparation of Boron Nitride (BN) Thin Films by Pulsed YAG Laser Deposition (III) (in Japanese)" Record of 1996 Joint Conf.of Electrical and Electronics Engineering in Kyushu. No.736. (1995)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Formation of Boron Nitride Films by Pulsed YAG Laser Deposition (in Japanese)" Trans.IEE of Japan. Vol.115-A,No.12. 1263-1270 (1995)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Preparation of WC Thin Films by Pulsed Laser Deposition (in Japanese)" Record of The Meeting of The Japan Society of Applied Physics. 3Ca-6. 250-251 (1995)

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  • [文献書誌] Y.Suda: "Spectroscopic Study on BN Thin Films Synthesis by Using PLD Method (in Japanese)" Electric Discharge Conf.IEE of Japan. ED-96-14, HV-96-14. 115-124 (1996)

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  • [文献書誌] Y.Suda: "Studies on the Development of Pulsed Plasma/Laser Process and the Synthesis of Functional Thin Films (in Japanese)" PhD.Thesis (Kumamoto University). (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Pulsed Laser Deposition of Tungsten Carbide Thin films on Silicon (100) Substrate" Joint Int.Symp.of the '96 MRS-J Conf.and the 3rd Ion Eng.Conf.NP57. 153-154 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Study on c-BN Films by Plasma Laser Process (in Japanese)" Proc.of the Meeting of Nagasaki Super Technology Development Association. 26-28 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Study on Functional Thin Film Formation by Using Pulsed Laser (in Japanese)" Record of 1997 Joint Meeting of Electrical Engineering Teacher of National College of Technology and Nagaoka Univ.of Technology. 21-24 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Properties of WC Films Synthesized by Pulsed YAG Laser Deposition" The 4th IUMRS Int.Conf.in Asia. H3.6. 282 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Preparation and Characterization of WC Thin Films by Pulsed Laser Deposition (IV) (in Japanese)" Record of 1997 Joint Conf.of Electrical and Electronics Engineering in Kyushu. No.1140. (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Formation of CNx Thin Films by PLD Methods (II) (in Japanese)" Record of 1997 Joint Conf.of Electrical and Electronics Engineering in Kyushu. No.1141. (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Preparation of Silicon Carbide (SiC) by PLD Methods (in Japanese)" Record of 1997 Joint Conf.of Electrical and Electronics Engineering in Kyushu. No.1142. (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Aoqui: "Thin Film Fabrication by Pulsed Laser Deposition Method (in Japanese)" Reports on Topical Meeting of The Laser Society of Japan. RTM-97-45. 29-37 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Formation of Silicon Nitride Thin Films by PLD Method (in Japanese)" Record of The Meeting of The Japan Society of Applied Physics. 2Aa-3. 120 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Evaluation of SiN Films by Pulsed Laser Deposition (in Japanese)" Plasma Conf.IEE of Japan. EP-98-8. (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Formation of TiC Thin Films by Pulsed Laser Deposition (in Japanese)" Extended Abstracts (the 59th Autumn Meeting) The Japan Society of Applied Physics. (1998)

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  • [文献書誌] Y.Suda: "Pulsed Laser Deposition of Carbon Nitride Thin film from Graphite Targets" Carbon. (in press).

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Properties of WC Films Synthesized by Pulsed YAG Laser Deposition" Mater.Chem.and Phys. (in press).

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Preparation and Characterization of WC Thin Films by Pulsed YAG Laser Deposition (II) (in Japanese)" Extended Abstracts (the 57th Autumn Meeting) The Japan Society of Applied Physics. 8p-X-8. 410 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Effects of r.f.bias on cubic BN films synthesis by pulsed Nd : YAG laser deposition" Thin Solid Films. Vol.281-282. 324-326 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Spectroscopic Study of Plasma Plume and Tungsten Carbide Thin Film Formation by Pulsed YAG Laser Ablation" Proc.of the 8th Asian Conf.on Electrical Discharge. 405-1-405-4 (1996)

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  • [文献書誌] Y.Suda: "Preparation and Characterization of Tungsten Carbide Thin Films by Pulsed YAG Laser Deposition (III) (in Japanese)" Record of 1996 Joint Conf.of Electrical and Electronics Engineering in Kyushu. No.533. (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Suda: "Laser Wavelength Dependent Properties of BN Thin Films Deposited by Laser Ablation" Mater.Res.Soc.Symp.Proc. Vol.423. 397-402 (1996)

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公開日: 1995-04-01   更新日: 2016-04-21  

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