| 研究課題/領域番号 |
18H03776
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
石橋 隆幸 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (20272635)
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| 研究分担者 |
西川 雅美 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (20622393)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | ビスマス置換希土類鉄ガーネット膜 / 光MOD / フレキシブル基板 / エキシマレーザー / 低温成膜 / 磁気光学効果 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、磁気光学イメージングプレートに用いられる優れた磁気光学効果を示すビスマス置換希土類鉄ガーネット膜をフレキシブル基板上へ成膜可能にするための技術として、有機酸塩からなる前駆体膜をエキシマレーザー(KrFレーザー)を連続的に照射することで結晶化させる光MOD法を用いた成膜法の開発を行なった。高分子などからなるフレキシブル基板上に成膜するためには、薄膜の成膜温度の最高温度を350℃以下にする必要がある。そのため、通常のMOD法で用いる650度に比べて300℃以上の低温化が必要である。本研究では、まず、基板温度を前駆体を作製するときの最高温度の450℃に設定し、Nd：Bi：Fe：Ga=0.5：2.5：4.5：0.5のMOD溶液を用いて前駆体膜を作製し、波長248 nm、パルス幅20 nm、フルエンスが30-100 mJ/cm2のKrFレーザーを照射することで、Gd3Ga5O12(111)単結晶基板上に作製した。基板温度が450℃でレーザーを照射することでエピタキシャル膜の成長が確認され、膜の可視光領域のファラデー回転スペクトルはビスマス置換鉄ガーネットの典型的なスペクトル形状を示し、従来のMOD法よりも200℃低い温度条件での作製に成功した。熱挙動シミュレーションによる解析では、基板への熱的な負荷は膜と基板の境界面において一時的に温度上昇するものの、その部分は非常に狭い領域のみに限られるため、基板への熱的負荷は小さいことが示唆された。この結果は、前駆体の作製温度を低温化させることができれば、さらなる成膜温度の低温下が可能であることを示している。そこで、前駆体の作製温度を350℃として、レーザー照射を行ったところ、この温度でもガーネットの結晶化が起こることが明らかになった。以上のことから、光MOD法を用いることによって、ビスマス置換希土類鉄ガーネット膜の成膜温度を従来の温度より300℃以上下げることが可能であることを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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