2源クラスター堆積装置の試作と複合クラスター機能材料創製

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14205093
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 隅山 兼治 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (70101243)
• 研究分担者: 日原 岳彦 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (60324480) ; 岩津 文夫 名古屋工業大学, 工学部, 講師 (10135410) ; 森川 浩志 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (90024314)
• キーワード: 複合クラスター / クラスター集合体 / プラズマ・ガス中凝縮法 / 透過電子顕微鏡 / 電気的性質 / 磁気的性質 / 光学的性質

研究概要

本計画では、次の課題に挑戦する。
1)2種類の金属、半導体、絶縁体を独立に気化蒸発・凝縮できるプラズマ・ガス中クラスター堆積装置を設計・試作する。
2)2種類のクラスターの混合比、衝突時期を制御して複合堆積し、構造、組織、界面・接合状態の特徴を調べる。
3)複合クラスター集合体の磁気的、電気的、光学的性質を測定する。特に、電気特性、磁気特性間に相関性のある機能材料や、電気・磁気・光学特性を兼備した複合機能材料を設計・合成する。
これらの中で、本年度は、1)及び2)の課題に取り組んだ。
1)プラズマ・ガス凝縮2源クラスター発生室、真空排気室の設計・試作
異なる電力を投入するクラスター発生室のプラズマ状態を互いに干渉させずに制御できるよう、ノズルの最適化、2つのプラズマの電気的な遮蔽を工夫しつつ、クラスターの大量合成に向けて、新しいプラズマ発生方法の開発を進めている。また、クラスター成長空間の長さ調整による2種類のクラスターサイズの個別の単分散化、2種類のクラスターの飛行中の衝突方法や同一の領域へ堆積させるビームアラインメントの最適化を進めている。尚、これらのデータがある程度で揃った段階で特許申請を予定している。
2)複合クラスター集合体の合成、構造、組織観察、物性評価
予備実験として、SiとCoあるいはFe、AlとFeなど2種類のクラスターを複合堆積させ、透過電子顕微鏡により構造、組織を観察、化学組成を分析した。2種クラスターを成長室以降で衝突させると、基板上に個別に堆積されるが、2種クラスターをスパッタリング室で衝突させると、CoやFeクラスターの外側をSiやAlが取り囲むコア・シエル構造が形成されることが判明した。

研究成果

• [文献書誌] 隅山 兼治: "単分散サイズクラスターの気相合成と基板上での連結・融合過程"粉体および粉末冶金. 49・7. 615-619 (2002)
• [文献書誌] D.L.Peng: "Structural and Magnetic Characteristics of Monodispersed Fe and Oxide-Coated Fe Cluster Assemblies"J.Appl.Phys.. 92・6. 3075-3083 (2002)
• [文献書誌] D.L.Peng: "Large Co Cluster Deposition on Naturally and Artificially Patterned Substrates"Jpn.J.Appl.Phys.. 41. 5726-5729 (2002)
• [文献書誌] D.L.Peng: "Magnetic Properties and Magnetoresistance in Small Iron Oxide Cluster Assemblies"Appl.Phys.Lett.. 81・24. 4598-4600 (2002)
• [文献書誌] Ryszard Czajka: "STM and STS Investigations of Transition Metal's clusters (Cr, CoCr, Ni) Produced by the Plasma Gas Condensation Source"Colloids & Surfaces. A202. 195-206 (2002)
• [文献書誌] Ryszard Czajka: "Scanning Tunneling Microscopy/Spectroscopy of Ferromagnetic Ni Clusters on Graphite and BSCCO High-T_c Superconductor"Colloids & Surfaces. A202. 187-193 (2002)
• [文献書誌] A.Kasuya: "Size-and Shape-Controls and Electronic Functions of Nanometer-Scale Semiconductors and Oxides"Cooloids & Surface. A202. 291-296 (2002)
• [文献書誌] Y.Kishimoto: "Magnetic Susceptibility Stusy of LaRu_3Si_2"J.Phys.Soc.Jpn.. 71・8. 2035-2038 (2002)
• [文献書誌] M.S.El-Eskandarany: "Cyclic Phase Transformations of Mechanically Alloyed Co_<75>Ti_<25> Powders"Acta Mater.. 50. 1113-1123 (2002)
• [文献書誌] O.Perales-Perez: "Production of Monodispersed Particles by Using Effective size Selection"J.Appl.Phys.. 91・10. 6958-6960 (2002)
• [文献書誌] D.X.Li: "Metastable Characteristics in Ferromagnetic TbPdIn and DyPdIn"J.Magn.& Magn.Mat.. 241. 17-24 (2002)
• [文献書誌] 隅山 兼治: "新しいクラスターの科学 ナノサイエンスの基礎(分担執筆)"(株)講談社サイエンティフィク. 26 (2002)