高機能酸化物薄膜形成方法の研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650697
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 松尾 二郎 京都大学, 工学研究科, 助手 (40263123)
• 研究分担者: 高岡 義寛 京都大学, 工学研究科, 助教授 (90135525)
• キーワード: 酸化膜 / 酸素クラスター / 多体衝突効果 / 高密度照射効果 / 薄膜形成 / 酸化物薄膜

研究概要

(研究実績の概要)
数十個以上の分子・原子の集まったクラスターは、少数多体系であるため分子とは異なった反応性を有することが明らかになっている。本研究では、酸素の反応性を高めるために電場によって容易に加速できるクラスターをイオン化して用いた。イオンの衝突によって酸化薄膜に欠陥を発生させないために必要なエネルギーの閾値を調べたところ、平均クラスターサイズ数千の場合には5keV以下であることが明らかとなった。このエネルギー以下では基板に損傷を与えることなく酸素分子を励起することが可能となる。酸素クラスターが表面に衝突したとき、多くの分子が同じ場所に一度に衝突し高温高圧状態になり、1ps程度間維持され、集団的な高励起状態が発生し、反応活性な酸素を高効率で酸化物中に取り込ませることが可能となる。金属原子を蒸着中に同時に酸素クラスターイオンを照射することにより、金属酸化物の形成を試みた。金属酸化物としては、高い誘電率を持つ次世代のゲート絶縁膜として注目を集めているHfO2薄膜を形成した。40以上の誘電率を持つ薄膜を基板温度500度で成膜することができ、本手法が高品質の酸化物薄膜の形成に有効であることが示された。

研究成果

• [文献書誌] I.Yamada,J,Matsuo: "Ultra-Hard DLC Formation at Low Temperature by Gas Cluster Ion Beam Assisted Deposition"Mass and Charge Transport in Inorganic Materials : Fundamentals to Devices. 957-964 (2000)
• [文献書誌] J.Matsuo,G.H.Takaoka,I.Yamada: "TM observation of surface vacancies created by ion impact"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 164-165. 650-655 (2001)
• [文献書誌] J.Matsuo,G.H.Takaoka,I.Yamada: "STM Observation of a Si Surface Irradiated with a Single Ar Cluster Ion"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 161-163. 1007-1010 (2001)
• [文献書誌] J.Matsuo,I.Yamada: "Surface smoothing mechanism of gas cluster ion beams"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 161-163. 980-985 (2001)
• [文献書誌] J.Matsuo,I.Yamada: "O2 cluster ion-assisted deposition for tin-doped indium oxide films"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 161-163. 952-957 (2001)
• [文献書誌] J.Matsuo,I.Yamada: "Molecular dynamics simulation of fluorine cluster ion impact"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 161-163. 546-552 (2001)