電子励起によるガラス転移とその微細加工への応用に関する研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08650001
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 田中 啓司 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20002313)
• 研究分担者: 山口 雅史 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80239912)
• キーワード: カルコゲナイドガラス / ガラス転移 / 微細加工 / 電子励起 / 走査型トンネル顕微鏡 / 電子加工

研究概要

ガラスを加熱すると水飴状に軟らかくなる「ガラス転移」を起こすことは古くから知られているが、本研究は当研究室で1995年に発見した「電子的ガラス転移」のメカニズムを明らかとし、かつ応用を考えることを目的として開始したものである。
その結果、以下に要約するような成果を得た。
1.光ばかりでなく、電子線や走査型トンネル顕微鏡STMによっても微細加工できることを発見した。電子線やSTMを用いると、サブミクロンの微細加工ができる。実際に、マイクロレンズや回折格子を試作した。
2.As_2S_3のような特定のカルゴゲナイドガラスだけでなく、銀や銅を含むカルコゲナイドガラスでも、似たような現象が発現することを発見した。酸化物ガラスでは、原子間の結合に共有性が少ないので、類似の現象が発現しないと考えられる。
3.微細加工がなぜ可能なのかについて多くの新知見を得た。たとえば光を用いる場合には、自由キャリヤ-の励起が重要であることがわかった。
ただし、電子励起によってなぜミクロな流動などが生じるかについては、ナノスケールでの実験手段が十分でないことから未知の点が多く、さらに研究を進めているところである。

研究成果

• [文献書誌] N.Toyosawa: "Photocurrent enhancement in light-soaked As_2S_3 glass" Solid State Commun.97・7. 623-626 (1996)
• [文献書誌] K.Tanaka: "Photoinduced phenomena in As_2S_3 glass under sub-bandgap excitation" J.Non-Cryst.Solids. 198-200. 714-718 (1996)
• [文献書誌] M.Itoh: "Transient photoconduction and photoinduced phenomena in ion-conducting amorphous semiconductors" J.Non-Cryst.Solids. 198-200. 684-687 (1996)
• [文献書誌] N.Yoshida: "Photo- and electron-induced chemical modifications in Ag-As(Ge)-S(Se) glasses" J.Non-Cryst.Solids. 198-200. 749-752 (1996)
• [文献書誌] K.Tanaka: "Photoinduced processes in chalcogenide glasses" Current Opinion in Solid State and Mater.Sci.1・4. 567-571 (1996)
• [文献書誌] K.Tanaka: "The constant-photocurrent method applied to chalcogenide materials" Philos.Mag.Lett.74・4. 281-287 (1996)
• [文献書誌] K.Tanaka: "Electron beam induced reliefs in chalcogenide glasses" Appl.Phys.Lett.70・2. 261-263 (1997)
• [文献書誌] N.Yoshida: "Direct fabrication of microrelief patterns by electron-beam exposure in Ag-As-S glasses" Appl.Phys.Lett.70・6. 779-781 (1997)
• [文献書誌] N.Yoshida: "Ag migration in Ag-As-S glasses induced by electron-beam irradiation" J.Non-Crysts.Solids. 210. 119-129 (1997)
• [文献書誌] N.Toyosawa: "Photocurrent enhancement in light-soaked chalcogenide glasses" Phys.Rev.B. 56・12. 7416-7421 (1997)
• [文献書誌] K.Tanaka: "Direct microfabrication of chalcogenide glasses by light and electron-beam exposure" Solid State Phenomena. 55. 153-158 (1997)
• [文献書誌] M.Ohto: "Scanning tunneling spectroscopy of Ag-As-Se ion-conducting glasses" Appl.Phys.Lett.71・23. 3409-3411 (1997)
• [文献書誌] 田中啓司: "カルコゲナイドガラスの研究の一展開「電子励起によるnew glass 創製に向けて」" NEW GLASS. 11・4. 4-9 (1996)
• [文献書誌] 田中啓司: "光ガラス細工「電子励起によるカルゴゲナイドガラスの微細加工」" 応用物理. 66・3. 252-255 (1997)