表面反応制御用 高品質中性ラジカルビームの生成技術の開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12640396
• 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)
• 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(photo-deionization of negative ion beams)法およびPDECB(wavelength-selective photo-dissociation of energetic compound beams)法によって所望の中性フリー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フリーラジカルプロセスを精密に制御する技術の開発を、中性フリーラジカルビームの生成実験および反応素過程の第一原理計算に基づく理論設計の両面から進めた。
PDINIB法については,試作した材料プロセス装置において負イオンビームとCWレーザービームの最適なアライメントの条件出しに利用し得る中性フリーラジカル生成レートの高感度計測法として,既存では優れた測定法が無いため我々が開発したPMMP(photoelectron-current measurement by low-frequency electro-modulation probe)法,すなわち,低周波電場変調を利用したプローブによる光電子生成レート計測法について,平成12年度は,理論モデリングを行ない,貴助成金にて購入したワークステーションを用いたシミュレーション結果をもとに実験結果を解析・補正することにより,PMMP法の高精度化を達成した.
PDECB法については,これまでの実験成果を踏まえ,電子相関を考慮したab initio分子軌道法に基づく反応設計手法を,精密デバイスプロセスの理論設計に利用する技術の開発を進めた.具体的には,III族窒化物の中性フリーラジカルビームをPDECB法により生成するための有機金属原料化合物としてジアルキルIII族アザイドRR'MN_3(R,R'=CH_3 or C_2H_5,M=B,Al,Ga)を,反応設計に基づいて見出した.

研究成果

• [文献書誌] Keiji Hayashi: "Theoretical Study on Model Source Molecules to Produce a Refined Beam of Neutral Free Radicals by Photodissociation of a Unimolecular Metastable Dye"Nonlinear Optics. 26・1-3. 295-302 (2001)
• [文献書誌] Keiji Hayashi: "A Sensitive Probe Technique to Measure the Rate of Neutral Free Radical Production by the Method of Photo-Deionization of Negative Ion Beams"Chinese Journal of Laser. (to be published).
• [文献書誌] Keiji Hayashi: "Phonon-Band Engineering as a Novel Approach to Modify Frictional Characteristics of Mesoscopic Solid Materials"Computer Physics Communications. (to be published).
• [文献書誌] Keiji Hayashi: "Possible Designing Mesoscopic Materials of Desired Frictional Characteristics by Phonon-Band Engineering"Progress of Theoretical Physics Supplement. 138. 576-577 (2000)
• [文献書誌] Keiji Hayashi: "Molecular Dynamics Study on Possible Designing Materials of Desired Wearless-Frictional Characteristics for Mesoscopic Mechanisms"Proc.of the Int.Tribology Conference 2000. (to be published).
• [文献書誌] Keiji Hayashi: "Metastable Dye as New Source for Photolytic Production of a Molecular Beam of AIN Biradical"Proc.of the 4th Int.Workshop on Quantum Functional Devices. 171-174 (2000)