| 研究課題/領域番号 |
25420743
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 独立行政法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
菱田 俊一 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (40354419)
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| 研究分担者 |
坂口 勲 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (20343866)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | イオンビーム誘起結晶成長 / イオン照射 / チタニア / 単結晶 / 組成調整 / 格子定数 / 平滑表面 |
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| 研究概要 |
エピタキシャル薄膜成長における、堆積する薄膜と基板結晶間の格子ミスマッチを軽減するために、エピタキシャル成長用基板結晶の格子定数をイオンビーム誘起結晶成長法を応用することにより制御することを目的として、チタニア基板-二酸化スズエピタキシャル薄膜系を対象として、熱平衡組成を超えて組成調整・格子定数調整したチタニア単結晶基板を作製し、その基板が二酸化スズ薄膜のエピタキシャル成長で有効に機能すること実証する。そのために本年度は主にイオン注入条件の最適化を行った。
イオン注入温度を室温～800℃として、SnO2のエピタキシャル成長に適したチタニアの基板方位の１つであるTiO2(110)に対して50keVのエネルギーのSn+を１E16～1E17/cm2程度イオン注入し、AFMによる表面形状観察、RBSによる注入イオンの深さ方向分析、RHEED、LEEDによる表面結晶構造評価から最適イオン注入条件について検討した。
結果として、注入温度823K以上、注入量4E16/cm2以上で、薄膜成長用基板として有用な、ステップ・テラス表面構造の平滑TiO2(110)面を得ることができた。873Kでも平滑表面が得られたが、注入原子の熱拡散が起き、格子定数制御ができなかった。また、注入量4E17/cm2以上ではボイドの形成が観測された。以上の結果から823Kが最適注入温度であり、最大2E17/cm2まで注入可能で、この時組成Sn0.126Ti0.874O2-xの表面が得られる事が明らかとなった。これを最適注入条件として、TiO2(001)面への拡張についても検討し、結晶方位の効果についての議論を開始した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
TiO2(110)面に対する50keVSn+イオン注入の最適化（温度、ドーズ量）を求めることができたため、当初計画にあるH25年度の目標をおおむね達成できたと考えられた。
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| 今後の研究の推進方策 |
H26年度については、エピタキシャル成長用基板としての汎用性を増すために、TiO2の(001)、(100)面方位における、イオンビーム誘起結晶成長の可能性について検討する。また、面方位に依存して、表面形態の進化に相違が見られた場合には、その違いからイオンビーム誘起結晶成長の機構について考察する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
本研究にて使用中であった重要な真空装置において大きな故障が発生したため、H26年以降の研究計画の実行に支障が出る可能性が生じた。そのために、装置修理の検討をしたが、年度内に修理を完了できない可能性があったため、次年度の修理費として確保した。
前述装置の修理費として使用する。
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