| 研究課題/領域番号 |
16360152
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
高岡 義寛 京都大学, 工学研究科, 教授 (90135525)
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| 研究分担者 |
石川 順三 京都大学, 工学研究科, 教授 (80026278)
川下 将一 京都大学, 工学研究科, 講師 (70314234)
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| キーワード | クラスターイオン / アルコールクラスター / オクタンクラスター / エッチング / 化学的スパッタリング / 超平坦表面形成 / RBS / XPS |
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| 研究概要 |
塊状原子集団であるクラスターは、固体、液体、気体、プラズマでもない第5の状態として物理・化学的に特異な性質を持っている。また、原子からバルク状態への過渡的な、メゾスコピック的な超微粒子状態として、材料科学的に解明すべき重要な研究対象になっている。本研究では、アルコール系やパラフィン系有機化合物など、種々の化学的性質を持った液体有機化合物を用いて、液体クラスターイオンビームの生成およびイオンビーム照射による材料の表面高機能化を原子レベルで行う。
平成16年度は、イオンビーム照射装置を改良して、メタノールやエタノール、オクタン等の液体クラスターイオンを生成し、輸送・照射に関する実験を行い、そのビーム特性を明らかにした。また、10kVまでの電圧を印加して加速した液体クラスターイオンを、金属、半導体、有機物等の各種基板表面に照射し、RBSチャネリングやZPS、FT-IR等の測定を行い、またAFMによる原子レベルでの表面観察を行い、エッチング等の表面反応のダイナミクスを明らかにした。
特に、液体クラスターイオンの持つ運動エネルギーは、イオン照射時における多体衝突効果によって、表面の超平坦化(nmのオーダーの表面粗さ)に寄与することを明らかにした。また、基板表面に付与された高密度エネルギーによって局所的に超高温状態が形成されるので、クラスターイオン照射による表面反応が促進されることを明らかにした。さらに、低基板温度でも基板表面の化学的スパッタリングが促進され、高速エッチング加工が可能となることを明らかにした。このように、液体クラスターイオンビーム技術を用いることによって、従来のウエットプロセスの限界を打破した表面処理プロセスが可能となることが分かった。
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