表面反応制御用 高品質中性ラジカルビームの生成技術および分光評価技術の開発

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10640393
• 研究機関: 金沢工業大学
• 研究代表者: 林 啓治 金沢工業大学, 工学部, 助教授 (30281455)
• 研究分担者: 作道 訓之 金沢工業大学, 工学部, 教授 (20267719)
• キーワード: 中性フリーラジカルビーム / 半導体デバイスプロセス / 負イオンビーム / レーザー光励起 / 表面素過程制御 / 化学物理 / ab initio分子軌道法 / 反応設計

研究概要

研究代表者の提案したPDINIB法(photo-deionization of negative ion beam method)およびPDECB法(wavelength-selective photo-dissociation of energetic compound beam method)によって所望の中性ラジカル種の高品質なビームを効率よく生成し、超高真空条件下で材料清浄表面に照射して表面におけるラジカルプロセスを精密に制御する技術の開発を、反応素過程の第一原理計算に基づく理論設計および中性ラジカルビームの生成実験の両面から進めた。
PDINIB法に関しては、高品質中性ラジカルビーム材料プロセス装置試作機の開発を進めた。成膜プロセスなどの基礎研究への利用を念頭に置くPDINIB法ではCWレーザーを励起光源として定常的なfluxの中性粒子ビームを生成し材料表面に供給できることが望ましく、パルスレーザーのピーク出力に比べCWレーザーの出力は小さいことから、PDINIB法の開発において、中性ラジカルビームの品質を落とすことなく負イオンビームからの変換効率を如何して高めるかが勘所となる。研究代表者はマルチパス光脱イオン化機構を開発し高品質中性ラジカルビーム材料プロセス装置に組み込むことによってこの技術課題を克服した。また平成11年度は、PDINIB法による中性ラジカル生成レートを評価するための高感度測定法として提案した低周派プローブによる電場変調光電子電流計測法の開発を進めた。さらに高品質中性ラジカルビーム材料プロセス装置試作機においてCu^-イオンビームにCWレーザー(波長514.5mn、出力25W)光を照射した際の原子状Cuの生成レートを同測定法により評価し、負イオンから中性ラジカルへの変換効率を実用化に充分な10%以上にまで高め得ることを実証した。

研究成果

• [文献書誌] Kenji Hayashi: "Surface Reaction Mechanism in MOVPE Growth of ZnSe Revealed Using Radicals Produced by Photolysis of Alkyl Azide"Applied Surface Science. 154-155. 542-547 (2000)
• [文献書誌] Kenji Hayashi: "A Sensitive Probe Technique to Measure Rate of Neutral Free Radical Production by Photo-Deionization of Negative Ion Beam Metho"Thin Solid Films. (to be published). (2000)
• [文献書誌] Kenji Hayashi: "Theoretical Study on Model Source Molecules to Produce a Refined Beam of Neutral Free Radicals by Photodissociation of a Unimol"Nonlinear Optics. (to be published). (2000)
• [文献書誌] Kenji Hayashi: "Molecular Dynamics Study of Wearless Friction in Sub-Micrometer Size Mechanisms and Actuators Based on an Atomistic Simplified"Computational Materials Science. (to be published). (2000)
• [文献書誌] Kenji Hayashi: "Possible Designing Mesoscopic Materials of Desired Frictional Characteristics by Phonon-Band Engineering"Progress of Theoretical Physics. supplement138(to be published). (2000)
• [文献書誌] Kenji Hayashi: "Law of Wearless Dynamic Friction in Sub-Micrometer Size Mechanisms and Actuators Explored with a Simplified MD Model"Proceedings of the 9th International Conference on Precision Science and Technology for Perfect Surfaces. 9. 1001-1006 (1999)