2013 Fiscal Year Annual Research Report
インテグレーテッドパルスレーザー堆積法と深紫外発光デバイスへの応用
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25289256
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中村 貴宏 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50400429)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 薄膜プロセス / パルスレーザー堆積法 / フェムト秒レーザー |
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| Research Abstract |
本研究では，パルスレーザー堆積法（PLD 法）に冷凍ターゲットと高エネルギー励起種とを組み合わせることによってデバイスグレードの立方晶窒化硼素（c-BN）薄膜を作製するとともに，ダブルレーザーアブレーション法を用いた異種原子ドープにより深紫外発光デバイスの実現を試みる．
本年度は製膜実験のための専用チャンバーの改良と，冷凍ボラジンターゲットへのフェムト秒パルスレーザー照射によって作製される薄膜の構造について評価することでc-BN 薄膜作製のための最適条件について検討を行った．
液体ボラジンをチャンバー内に導入したのち液体窒素タンクからの熱伝導によりボラジンを冷凍することに成功した．作製された冷凍ボラジンターゲットを回転させながら，フェムト秒パルスを集光照射することである一定のレーザーフルエンス以上でターゲット表面から青白いプルームが発生が確認された．製膜後にチャンバーを開放したところ基板上に乳白色の薄膜の形成が認められたが，同時にチャンバー内部にも同様の付着物が確認された．
作製された薄膜をXRD，XPSなどを用いて評価したところ，c-BN結晶とアモルファス酸化ホウ素の混合物薄膜が形成されていることがわかった．ボラジンへのレーザー照射によるc-BNの形成は世界初の結果である．一方で，薄膜中のアモルファス酸化ホウ素は冷凍ボラジンがチャンバー内の水分と反応することでホウ酸へと分解し，それに対するレーザー照射により形成されたものと考えらるため，今後はチャンバー内の真空度向上度やレーザー時間などの製膜条件の選定によって，c-BN単相膜の形成条件を明らかにする必要がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
冷凍ボラジンターゲットへのフェムト秒レーザー照射によりc-BN結晶の作製は確認されたものの，製膜時のボラジンの分解を抑制しつつc-BN単相膜作製のためには製膜チャンバーのさらなる改良等が必要である．しかしながら，製膜時の基板温度制御機構，ガス導入機構等はすでに完成しているため軽微な遅れであると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは，製膜時の真空度向上と水分除去のために製膜チャンバーの改良を行う．その後c-BN単相膜作製のためのレーザー照射条件を明らかにしたのち，製膜時の基板温度を制御して高品質c-BN結晶薄膜の作製を試みる．その後，次年度の目標としていた異種原子ドープのためのダブルレーザーアブレーションのためのパルス遅延機構を構築する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
実験途中で製膜チャンバーの改良が必要になったため予算執行が次年度へと繰り越す必要があったため．
ターゲット冷却機構の改良と真空ポンプの交換によって執行予定．
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