| 研究課題/領域番号 |
09305004
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
表面界面物性
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
山田 公 京都大学, 工学研究科, 教授 (00026048)
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| 研究分担者 |
松尾 二郎 京都大学, 工学研究科, 助手 (40263123)
高岡 義寛 京都大学, 工学研究科, 助教授 (90135525)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1999
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| キーワード | クラスターイオン / 2次イオン / 非線形 / アルゴンクラスター / イオン注入 / 分子動力学 / SIMS / 浅い接合 |
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| 研究概要 |
常温ガスの原子、分子を数百の粒子の集団(クラスター)にし、イオン化・加速したガスクラスターイオンビームの固体との非線形相互作用を解明し、新しい材料プロセスとして展開させるために必要なデータを集積し、その基盤の確立を行った。従来のイオンと固体との相互作用が主としてバイナリーコリジョンであるのに対し、クラスターイオンの場合には全く異なる相互作用であることが明らかになった。これらの結果をもとにして、さらに固体表面にかかわる原子レベルで相互作用の動的現象を調べ、クラスターイオン特有の照射効果を明らかにし、現在進んでいるプロセス技術の基礎の確立を行った
現在用いているクラスター発生装置から取り出されるクラスターの平均サイズが3000程度であることを飛行時間法(TOF)の実験から明らかにした。クラスターを電子でイオン化する時の電子の運動エネルギーが100eV以上になると2価イオンのみならず4価のクラスターイオンの生成がTOFスペクトルに観測され、多価クラスターイオンの生成が予想以上におおきなことも明らかになった。
シミュレーションを駆使して非線形照射効果が起きるために必要な条件を、調べた。基板原子のミキシングを抑制しするためには、クラスターサイズが百以上で数keVの運動エネルギーを持つクラスターイオンを用いることが有効であることを見いだした。この理論的な予想を実験的に示すために、平均サイズ1000のアルゴンクラスターイオンを使い、Sbのドープされたシリコン基板の二次イオン質量スペクトルを測定した。数keVと極めて低い運動エネルギーにおいても、二次イオンスペクトルを観測することができた。このときのアルゴン原子1個当たりの運動エネルギーは数eVと極めて低いものになっており、モノマーの場合には二次イオンの放出は起こらない。これはイオンの持つ運動エネルギーが10nm程度の局所領域に付与されるためである考えられる。
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