パルスレーザーを用いる硫化物薄膜の合成と精密形態制御

• 研究課題/領域番号: 08650863
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属生産工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐藤 修彰 東北大学, 素材工学研究所, 助教授 (70154078)
• 研究分担者: 山田 耕太 東北大学, 素材工学研究所, 助手 (30261473) ; 藤野 威男 東北大学, 素材工学研究所, 教授 (20229024)
• 研究期間 (年度): 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• キーワード: パルスレーザー / 硫化物 / 薄膜 / 希土類元素 / 合成 / アブレーション

研究概要

パルスレーザーを用いて硫化物薄膜を合成し、得られる薄膜の精密形態制御を行った。現存のNd : YAGパルスレーザー(波長10.64nm)及び高真空反応装置を使用した。試料ターゲットは希土類セスキ硫化物のペレット(10mmφ)を使用した。高真空下においてパルス幅8nsのNd :YAGレーザー光をターゲットに繰り返し照射してアブレーション反応を起こさせると、石英基板上に析出物を得た。SEM観察およびEPMA分析により、析出物は希土類セスキ硫化物の薄膜であることが分かった。パルスレーザーの繰り返しにより薄膜の膜厚は数10nmからμmオーダーまで変化させることができた。しかし、組成において硫黄量が少ない不定比性が見られ(γ-Ln_2S_3生成)、これは高真空下のため、アブレーション反応時に試料の熱分解による硫黄の損失が起こったものと考えられた。また、X線回折の結果、非晶質であった。繰り返し照射すると、膜厚も増加した。硫黄の不足を補うために、二硫化炭素を僅かながら反応容器内に導入し、所定の硫黄分圧下において同様のアブレーション反応を行った結果、定比組成のセスキ硫化物(α-Ln_2S_3)が得られ、硫黄分圧が高くなるほど硫黄量も増加する傾向が見られた。しかし、圧力が高くなるとアブレーション反応が抑制され、薄膜の成長が抑制された。