新ナノ微粒子創製用ツインレーザ成膜装置の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14703034
• 研究機関: 佐世保工業高等専門学校
• 研究代表者: 川崎 仁晴 佐世保工業高等専門学校, 電気工学科, 助教授 (10253494)
• キーワード: パルスレーザデポジション法 / 微粒子 / クラスター / ドロップレット / ツインレーザ / 微結晶

研究概要

本研究は,2つの異なる波長(エネルギー)を持つ高出力パルスレーザを用いて、異なる材質の2つのターゲットを同時にアブレートし、できたプラズマプルームを気相中で交差させ、反応させることによりクラスター同士の反応を促進し、新しいナノ新材料を創製することを目的とする。本年度はその準備段階として、下記の準備を行った。
1)装置改良:現有のパルスYAGレーザデポジション装置の上部フランジ部分を改良し、2つのターゲットが設置できるようにした。また、実際に両者によって発生する高クラスター密度かつ高電離度・高反応性のプラズマプルームが空間中で交差するよう微調整を行った。また、これに外部スパッタリング成膜装置を取り付け、「交差空間」に、第3のプラズマが存在するように改良した。
2)プラズマプルーム観測システムの構築:発光分光装置と高速度ICCDカメラを購入もしくは改良し、プラズマプルームの形状や電子、イオン密度、発行強度、原子・分子密度を計測できるようにした。上記の装置を用いて、今後は「交差空間」における反応の様子を推測し、作製されたナノクラスタの性質と、プラズマプルームの特性との相関を調べる予定である。
また、準備段階として、PLD法によって下記の様々な薄膜を作製し、今年度購入したX線回折装置を用いて、作製した薄膜の分析を行い、以下のことを明らかにした。
1)H_2やCH_4などの可燃性ガスセンサに用いられるSnO_2薄膜やNOxガスセンサーとして注目されているWO_3薄膜の作製を試みた。この結果、PLD法により高い結晶性を持つ薄膜ガスセンサの作製に成功した。これを用いたセンサーの感度は十分に大きく、ガスセンサーとして十分利用できることがわかった。
2)光触媒として用いられる2酸化チタン(TiO_2)薄膜の作製を試みた。この結果、PLD法によりアナターゼ型TiO_2薄膜の作製が可能であり光触媒反応による脱色が可能であることが判った。

研究成果

• [文献書誌] Yoshiaki Suda: "Preparation of Crystalline TiC Thin Films by pulsed Nd : YAG Laser Deposition using Ti target in Methane Gas"Materials Characterization. Vol.48, No.2. 221-228 (2002)
• [文献書誌] Yoshiaki Suda: "Properties of Palladium Doped Tin Oxide Thin Films for Gas Sensors Grown by PLD Method Conbined with Sputtering"Proc. 9th International Conference on Plasma Surface Engineering. 9巻. 402-402 (2002)
• [文献書誌] Hiroharu Kawasaki: "NOx gas sensing properties of tungsten oxide thin films synthesized by pulsed laser deposition method"Applied Surface Science. 197号. 547-551 (2002)
• [文献書誌] Hiroharu Kawasaki: "Development of New Preparation System for Highly Sensitive Flammable Gas Sensor"Jpn.J.Appl.Phys.. 41巻・8号. 5390-5391 (2002)
• [文献書誌] 川崎仁晴: "アブレーションプラズマプルーム中に発生する微粒子の挙動"佐世保工業高等専門学校研究報告. 39巻. 49-54 (2003)
• [文献書誌] 須田義昭: "PLD法による酸化スズ(SnO_2)薄膜ガスセンサの作製"電気学会論文誌C. 123巻・2号. 222-227 (2003)
• [文献書誌] Yoshiaki Suda: "Characteristics of Tungsten Oxide (WO_3) Thin Films Prepared by Pulsed KrF Excimer Laser Deposition"Surface and Coatings Technology. (2003)
• [文献書誌] Yoshiaki Suda: "Characteristics of TiO_2 thin films as a photocatalyst prepared using a pulsed laser deposition method"Journal of the Surface Finishing Society. (2003)
• [文献書誌] Yoshiaki Suda: "Properties of palladium doped tin oxide thin films for gas sensors grown by PLD method conbined with sputtering process"Materials Science and Engineering. (2003)