| 研究概要 |
本研究計画では、2源プラズマ・ガス凝縮クラスター堆積装置試作を中心に、気相法による複合クラスター集合体の作製、クラスター集合体の高密度充填化に取り組み次のような成果を得た。
1)2つのクラスター発生室に独立に電力を投入し、ノズルの最適化によりプラズマ状態を互いに干渉させずに制御できる装置を試作し、特許を申請した。更に、カソードの配置、角度を調整して、クラスター生成量、堆積面積を大幅に大きくすることができた(従来の装置の約100倍)。
2)SiとFe、AlとFeなど2種類のクラスターを堆積した試料について透過電子顕微鏡による構造、組織の観察、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。これらの試料について、磁化、X線光電子分光測定を行い、コアシェル化によりFeコアクラスターの酸化抑制が確認された。
3)平均サイズ6-16nmのイオン化Feクラスターを高い負バイアス電圧V_aを印加した基板上に強制着陸させた。得られたFeクラスター集合膜は、金属光沢のある平滑な表面を有し、酸化が抑制された。V_aの絶対値の増加とともに,飽和磁化M_Sや充填率Pが増加し,保磁力H_Cが急激に減少した:V_a=-20kVのとき,M_S=1.78Wb/m^2,P=バルクFeの86%,H_C<80A/m.また,V_a=-20kVのとき,Feクラスター集合膜の電気抵抗は,温度範囲T=20-300Kにおいて60-80μΩmとなり,バルクFeに比べて1桁高い。
更に、液相法により、Feクラスター(ナノ粒子)などを作製し、その構造や磁気的、光学的性質の特徴を調べた。気相法で作製したクラスターと比較して酸化や不純物混入の点でやや劣るが、作成中に界面活性剤を用いるとクラスターのサイズばかりでなく、形状や配列も制御できることがわかった。
|
