| 研究概要 |
TiNi,PZTなどのフェロイック材料薄膜を低温で得るために,パルス状負バイアスを基板に印加してイオン照射しながらスパッタリング成膜した.前年度までの装置構成,例えば,誘導結合プラズマ(ICP)生成用ループアンテナの設置位置,を再検討するとともに,イオン照射条件,すなわち,ICP生成時の投入電力,印加電圧,印加周波数などの組合せを検討した.その結果,TiNiの場合は,基板温度が150℃であっても結晶化した薄膜を得ることが可能となった.一般的に,TiNiアモルファス膜の結晶化温度は500℃程度と報告されているので,イオン照射によって結晶化温度の大幅な低減が可能となった.この手法を用いてポリイミド箔上にTiNi合金を付与した素子は,良好な二方向系形状回復動作を示した.すなわち,素子の加熱時はTiNiの逆変態に起因した形状回復が,冷却時にはマルテンサイト変態とポリイミド箔の弾性力に起因した初期形状への復元が認められた.ポリイミド箔とTiNiの密着性は良好で,十数回の加熱及び冷却のサイクルの後であっても,はく離などの損傷は認められず,形状回復能も維持されていた.したがって,本研究課題で実現したスパッタリング成膜とイオン照射を同時実現した成膜プロセスは,フェロイック材料薄膜の低温合成に有効であることが明らかになった.低温で結晶化したTiNi薄膜の表面及び断面には結晶粒が成長した痕跡,例えば,粒状あるいは柱状結晶は認められなかった.しかしながら,X線回折プロファイルの観察結果から,ナノ結晶の生成が示唆された.また,Ti_2Niなどの第二相の生成は認められなかった.
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