研究課題
基盤研究(B)
セラミック及びガラス材料、半導体デバイスの表面近傍における高分解能応力測定について最近の成果を報告します。本測定手法はピエゾスペクトロスコピック効果(応力場によって発光スペクトルの波長位置がシフトする現象)を利用したものであり、主にセラミックスとガラス材料のフォトルミネッセンス(PL)及びカソードルミネッセンス(CL)に利用されています。PL、CLの発光機構に関わらずナノスケールの応力評価が可能であり、深さ分解能の優れた測定を行う場合は顕微ラマン分光法で測定を行いますが優れた空間分解を得る場合には電界放射型電子顕微鏡(FE-SEM)を利用し低加速電圧で測定を行います。自動プローブスキャンが構築され、膨大な測定データ(1μm^2当たり10^6のデータポイント数)がほとんどリアルタイムで取得可能できるほどにまで開発が進められました。セラミックとガラスデバイスの表面残留応力をナノスケールで測定するためにこのような測定及びデータ処理が必要であり、この技術(カソードルミネッセンスピエゾスペクトロスコピー)による力学的情報はレーザー分光と比較するとより微小なスケールで得られることができます。それは走査型電子顕微鏡内でのX線発生による化学分析と同等の技術です。ナノスケール力学分析を走査型電子顕微鏡内で行う実験が可能になり新材料開発及び高機能・高信頼性のセラミック及びガラスのデバイス開発にも有効な技術であると思われます。
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