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2016 年度 実績報告書

燐光現象を利用した低温場の高速測定技術の構築とその光アニールプロセスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 26420717
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

篠田 健太郎  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 先進コーティング技術研究センター, 主任研究員 (10442732)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードエキシマレーザー / 塗布光照射法 / 高速温度計測 / 放射温度計 / 燐光計測
研究実績の概要

機能性酸化物の大気圧下での低温製膜プロセスの実現に向けて期待されている塗布光照射法では、紫外のエキシマパルスレーザーを照射した時の光結晶成長機構の解明が重要である。しかしながら、パルスレーザー照射時のナノ秒オーダーでの温度変化を高速測定する技術が確立されていなかったことから、その光-熱反応の定量的な評価が困難であった。そこで、本研究では、低温ほど信号強度が増大する燐光現象に着目し、高速測定で定評のある放射測温と組み合わせることにより、塗布光照射法下における紫外パルスレーザー照射時の温度場の定量的理解を目指した。スズ酸化物の光結晶化過程において、パルスレーザー照射時の最高到達温度がレーザー照射数とともに大きく変化することを見出した。興味深いのは、レーザー照射数初期過程においては、レーザーフルエンスに最高到達温度が強く依存するのに対し、後半の結晶化が進んだ過程では、基材の材質に強く依存することであった。本結果は、結晶化プロセスが、皮膜の緻密化する初期過程と、結晶化がおきていく後半の過程に分けられることを示唆している。一方で、ユーロピウムをドープしたイットリウム酸化物を用いることで、レーザーを照射した時の燐光を測定し、その燐光の減衰曲線から、プロセス温度を見積もったところ、1000 K程度の温度場であることが推定された。絶対値の精度については今後も検討が必要であるが、放射温度測定では困難であった低温場での温度測定の可能性を見出すことができたことは重要な進歩である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [学会発表] 塗布光照射法における酸化スズ膜結晶化過程のナノ秒温度計測2017

    • 著者名/発表者名
      勝木司、湯本敦史、土屋哲男、明渡純、篠田健太郎
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春期学術講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2017-03-15 – 2017-03-15
  • [学会発表] Tsukasa Katsuki, Tetsuo Tsuchiya, Jun Akedo, Atsushi Yumoto, Kentaro Shinoda2016

    • 著者名/発表者名
      Surface temperature evolution upon crystallization of tin oxide films in ELAMDO process
    • 学会等名
      The 7th Tsukuba International Coating Symposium (TICS7)
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2016-12-08 – 2016-12-08
    • 国際学会
  • [学会発表] 塗布光照射法における酸化スズ膜結晶化過程のその場計測2016

    • 著者名/発表者名
      勝木司、湯本敦史、土屋哲男、明渡純、篠田健太郎
    • 学会等名
      第53回日本電子材料技術協会秋期講演大会
    • 発表場所
      新宿
    • 年月日
      2016-11-02 – 2016-11-02
  • [学会発表] Ultrafast temperature measurement of crystallization process of tin oxide films in ELAMOD process toward device fabrication via chemical solution route2016

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Katsuki, Tetsuo Tsuchiya, Jun Akedo, Atsushi Yumoto, Kentaro Shinoda
    • 学会等名
      The 8th Japan-China Symposium on Ferroelectric Materials and Their Applications (JCFMA8)
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2016-10-01 – 2016-10-01
    • 国際学会
  • [学会発表] In situ temperature measurement of crystallization process of tin oxide films in ELAMOD process at nano second time scale2016

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Katsuki, Tetsuo Tsuchiya, Jun Akedo, Atsushi Yumoto, Kentaro Shinoda
    • 学会等名
      13th International Conference on Ceramic Processing Science
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2016-05-08 – 2016-05-08
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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