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酸化物薄膜最表面分析用高温精密試料台の開発と小型レーザーMBE装置との複合化

研究課題

研究課題/領域番号 10555308
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 無機工業化学
研究機関東京工業大学

研究代表者

川崎 雅司  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (90211862)

研究分担者 川崎 雅司  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (90211862)
研究期間 (年度) 1998 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
13,700千円 (直接経費: 13,700千円)
1999年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
1998年度: 9,300千円 (直接経費: 9,300千円)
キーワードゴニオメーター / 成長ダイナミクス / 表面分析ツール / パルスレーザー堆積法 / レーザー光試料加熱 / Nd:YAGレーザー / step-flow成長 / ベアリング / レーザーMBE / マイクロゴニオメータ / レーザ加熱 / STM / イオン散乱
研究概要

酸化物薄膜の成長ダイナミクスを様々な表面分析ツールを用いて解析するには、それ用の試料ステージを作成する必要があるとの認識で研究をスタートした。要件は、(1)超高真空から酸素1気圧までのいかなる環境においても、1000℃以上の高温に加熱でき、試料位置や角度を任意に設定しうるゴニオメーターであること。(2)低速イオンや電子線などの粒子を使う分析用に、磁場の発生が無いこと。従って電流による試料加熱ではなく光を用いた加熱であること、である。
初年度は、第2番目の要件を満たすべく、300W-CW発振のNd:YAGレーザーを購入し、レーザー光を用いた試料加熱の可能性について検討した。ここでは、簡易的に、適当な光学系を用いてレーザー光をビューポートから真空中に導き、試料サセプター(インコネル製)に集光した。約100Wのエネルギーで1cm角の試料を1000℃以上に加熱でき、その制御が可能であることを確認した。この結果、初めて酸化物薄膜のstep-flow成長が可能であることを示した。
次年度は、この結果を受けてゴニオメターの設計と製作を行った。特に(1)加熱部の可動機構のベアリングの選定とその保持機構、(2)真空中での光ファイバーによるレーザー光の取り回しとその反射・集光の部品の選定、光学系の設計と最適化、に苦労した。問題点を一つずつ解決し、最新バージョンでは、毎日の実験を約4ヵ月繰り返してもトラブルの発生しないゴニオメターが完成した。ルーチンの実験では、やはり100W以下のレーザーパワーで1000℃の加熱が可能である。高温でのRHEEDやイオン散乱分光のアジマススキャンも可能であることを確認し、目標仕様を満たす装置としては市販が可能なレベルで完成した。このゴニオ上の基板に、その場で酸化物エピタキシーが可能であること、その薄膜を複合化したSTMを用いて表面の原子レベル解析が可能であることも確認した。

報告書

(3件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (22件)

  • [文献書誌] M. Lippmaa: "Step-flow growth of SrtiO_3 thin films with a dielectric constant exceeding"Appl. Phys. Lett.. 74. 3543-5345 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Ohashi: "Compact laser molecular beam epitaxy system using laser heating of substrat for oxide film growth"Rev. Sci. Instrum.. 70. 178-183 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Nakagawa: "Analysis of SrtiO_3 Step-Flow Growth by using RHEED"J. Korean Phys. Soc.. 35. S130-S133 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Lippmaa: "dynamics of SrtiO_3 surface during wet etching and high temperature"Ferroelectrics. 224. 373-378 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Lippmaa: "G-axis microgoniometer equipped with an ultra-high temperature heater for the analysis of oxide epitaxy dynamics by ion scattering and scanning tunneling microscopy"Proceedings of the third Synposium on Atomic Scale Surface and Interface dynamics. 3. 157-160 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Lippmaa: "Growth mode control of SrtiO_3 epitaxy"Proceedings of the third Synposium on Atomic Scale Surface and Interface dynamics. 3. 171-174 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Lippmaa: "Growth dynamics of oxide thin films at temperature above 1000°C"Physica C. (in press).

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Lippmaa: "Step-flow growth of SrTiOィイD23ィエD2 thin films with a dielectric constant exceeding 10ィイD14ィエD1"Appl. Phys. Lett.. 74. 3534-3545 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Ohashi: "Compact laser molecular beam epitaxy system using laser heating of substrate of oxide film growth"Rev. Sci. Instrum.. 70. 178-183 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Nakagawa: "Analysis of SrTiOィイD23ィエD2 Step-flow Growth by using RHEED"J. Korean. Phys. Sco.. 35. S130-S133 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Lippmaa: "Dynamics of SrTiOィイD23ィエD2 surface during wet etching and high-temperature annealing"Ferroelectrics. 224. 373-378 (1999)

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    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Lippmaa: "6-axis microgomiometer equipped with an ultra-high temperature heater for the analysis of oxide epitaxy dynamics by ion scattering and scanning tunneling microscopy"Proc. of the 3rd Symp. on Atomic Scale Surface and Interface Dynamics. 3. 157-160 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Lippmaa: "Growth mode control of SrTiOィイD23ィエD2 epitaxy"Proc. of the 3rd Symp. on Atomic Scale Surface and Interface Dynamics. 3. 171-174 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Lippmaa: "Growth dynamics of oxide thin films at temperature above 1000℃"Physica C. (in press).

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Lippmaa: ""Step-flow growth of SrTiO_3 thin films with a dielectric constant exceeding 10^4""Appl.Phys.Lett.. 74. 3543-5345 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ohashi: ""Compact laser molecular beam epitaxy system using laser heating of substrate for oxide film growth""Rev.Sci.Instrum.. 70. 178-183 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] N.Nakagawa: ""Analysis of SrTiO_3 Step-Flow Growth by using RHEED""J.Korean Phys.Soc.. 35. S130-S133 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Lippmaa: ""Dynamics of SrTiO_3 surface during wet etching and high-temperature annealing""Ferroelectrics. 224. 373-378 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Lippmaa: ""6-axis microgoniometer equipped with an ultra-high temperature heater for the analysis of oxide epitaxy dynamics by ion scattering and scanning tunneling microscopy""Proceedings of the third Symposium on Atomic Scale Surface and Interface Dynamics. 3. 157-160 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Lippmaa: ""Growth mode control of SrTiO_3 epitaxy""Proceedings of the third Symposium on Atomic Scale Surface and Interface Dynamics. 3. 171-174 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Lippmaa: ""Growth dynamics of oxide thin films at temperature abouve 1000℃"(in press)"Physica C.

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ohashi et al.: "Compact laser molecular beam epitaxy system using laser heating of substrate for oxide film growth." Review of Scientific Instruments.70(1). 178-183 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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