クラスタ-イオンビ-ムプロセスの基礎研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03044082
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 山田 公 京都大学, 工学部, 教授 (00026048)
• 研究分担者: NORTHBY J. ロードアイランド大学, 物理学科, 教授 ; KUK Y. AT&Tベル研究所, 薄膜研究部, 所員 ; SOSNOWSKI M. ニュージャージー工科大学, 電気工学科, 教授 ; BROWN W.L. AT&Tベル研究所, 薄膜研究部, 部長 ; 臼井 博明 東京農工大学, 工学部, 助教授 (60176667) ; 高岡 義寛 京都大学, 工学部, 助教授 (90135525)
• キーワード: クラスタ- / クラスタ-イオンビ-ム / エキシマレ-ザ- / 薄膜形成 / 配列制御 / エピタキシャル成長 / 走査トンネル顕微鏡

研究概要

本年度はクラスタ-イオンビ-ム(ICB)の特性の解明、クラスタ-イオンビ-ムの固体との相互作用の解明に重点をおいて調査研究を行った。クラスタ-イオンビ-ムの特性の解明には、ベル研究所のエキシマレ-ザ-とコンピュ-タ-制御技術を応用して光イオン化飛行時間測定装置を用いて質量分離を行い、これらの測定結果からビ-ム中に含まれるクラスタ-の大きさやその原子/クラスタ-比などを明らかにした。また、京都大学イオン工学実験施設に設置しているICB装置に走査トンネル顕微鏡(STM)を取り付け、イオンビ-ムを固体に照射し相互作用や原子の配列制御を観測し、ICBによる特徴的な薄膜形成機構を解明した。さらに米国ベル研究所やニュ-ジャ-ジ-工科大学から共同研究者を招聘し、クラスタ-ビ-ムと薄膜形成機構との関係を実験的に求めてICBによる薄膜形成プロセスを明らかにした。これらのデ-タを基にして、格子定数の大きな差のある金属/半導体のエピタキシャル成長がどうして生ずるかのメカニズム解明の糸口を得た。
本国際学術研究は、ベル研究所のW.L.ブラウン博士、Y・クック博士(費用は先方負担)、ニュ-ジャ-ジ-工科大学のM.ソスノフスキ-教授、及び京都大学側からは山田、高岡、臼井が行ったが、特にクラスタ-イオンビ-ムの発生に関する実験ではロ-ドアイランド大学のJ.ノ-スビ-教授に新たに参加して頂いた。本研究内容はゴ-トンリサ-チ会議、米国材料学会(両者とも招待論文)に参加して報告した。その他、有限系の物理化学国際会議(リッチモンド)、イオンによる表面改質国際会議(ワシントン)の招待講演でも本研究の内容の一部を報告した。

研究成果

• [文献書誌] Isao Yamada: "Ionized Cluster Beam Deposition and Eptiaxy of Metal Films on Large Misfit Substrates" Physica Scripta. T35. 245-250 (1991)
• [文献書誌] Isao Yamada: "Recent Progress in Depositing Epitaxial Metal Films by an Ionized Cluster Beam" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 55. 544-549 (1991)
• [文献書誌] Isao Yamada: "New Horizons in Materials Processing with ICB" Proceedings of the 14th Symposium on Ion Sources and Ion-Assisted Technology. 227-235 (1991)
• [文献書誌] Isao Yamada,Gikan Takaoka,Hiroaki Usui and Seok K.Koh: "Thin Film Deposition and Growth Processes by Ionized Cluster Beams" Materials Research Society Symposium Proceedings. 206. 383-390 (1991)
• [文献書誌] Rand McEachern,Walter Brown,Martin Jarrold,Marek Sosnowski,Gikan Takaoka,Hiroaki Usui,Isao Yamada: "An Investigation of Cluster Formation in an Ionized Cluster Beam Deposition Source" Journal of Vacuum Science and Technology. A9. 3105-3112 (1991)
• [文献書誌] Isao Yamada,Gikan Takaoka,Michael Current,Marek Sosnowski and Walter Brown: "Atomic Scale Observations of the Effects of Ion Bombardment on the Growth of Eptiaxial Thin Metal Films on Substrates with Large Lattice Misfits" Materials Research Society Symposium Proceedings. (1992)
• [文献書誌] Isao Yamada(分担執筆): "Low Temperature Epitaxial Growth of Semiconductor(Ed.by Takashi Hariu)" World Scientific, 1-343 (1991)
• [文献書誌] 山田 公: "イオンビ-ムによる薄膜設計" 共立出版, 1-114 (1991)