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近年における材料開発は材料の機能性追及に加えて、微細加工による機能の高集積化が要求されてきている。本研究は、MeV電子の照射効果を用いて材料の非平衡処理を行うものである。このようなMeV電子線の照射効果を利用した材料創製は非平衡状態を微小領域に生成することが可能であり、ナノ領域における特異物性の発現が期待される。
本年度は、特に微小領域の非平衡相創製を実用化するために、MeVナノ電子ビームを利用した半導体基板の非平衡処理を取り上げた。超高圧電子顕微鏡(HVEM)を駆使して生成プロセスをその場観察し、非平衡相創製の共通原理を解明すると同時に、新しい機能を発現させることを目的とする。
GaSb(001)単結晶基板から電顕観察用薄膜試料を作製して、H-3000形超高圧電顕内においてこの試料の所定箇所(約500nmφの領域)を電子照射し、照射にともなう微細構造の変化をその場観察した。その結果、20KにおけるMeV電子照射によってGaSb単結晶は化学的に不規則化し、トータルドースの増加とともにアモルファスに変化することが明らかになった。これらの不規則化ならびにアモルファス化は照射温度の上昇とともに抑制されることがわかった。
当グループによって、超高圧電子顕微鏡内電子照射の手法を用いて、これまでに規則合金あるいは化合物を空孔が不動となる低温で電子照射すると、様々なレスポンスを示すことが明らかにされているが、本研究において、化学的に不規則化した後、アモルファスに変化する新たなレスポンスが明らかにされた。
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