レーザークリーニングによる高価基板の再利用

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本研究の目的は,我々研究室において大量消費している高価なAl_2O_3(サファイア)基板の再利用である.研究背景として我々は,GaN(窒化ガリウム)に代わる有望な化合物半導体材料である安価で安全なZnO(酸化亜鉛)を主材料としたナノ構造体による白色LEDの研究開発を行っており,そのZnOナノ構造体は主にAl_2O_3基板上に作製している.用いている単結晶Al_2O_3基板は,近年量産化技術の確立により価格が下がってきているが,機械的強度があるため加工費がかかり,現在も1枚当たり数千円での納入となっている.しかし,良質なZnOナノ構造体を得るためには、数多くの条件での試作を必要とし,それに伴い大量のAl_2O_3基板を消費している現状がある.また,近年の研究費削減による購入枚数の制限や資源の有効利用という観点からも再利用は非常に有意義であり,不可欠であると考える,今回の試みにより年間数十万円程度の経費削減につながり,また,この技術を用いた他材料への応用や他技術へ応用についても発展していくと考えており,日々研究を遂行している.本年度は昨年度までに行ってきた予備実験結果を踏まえ,クリーニング条件の最適化を行った。その際,除去状況を確認するため,走査型電子顕微鏡を用いての表面観察を行った.予備実験においてZnOナノ構造体除去が確認されたNd:YAGレーザー第3高調波をアブレーションレーザーとして用い,1パルス照射時における最適レーザーフルエンス0.5J/cm^2を見出し,この条件にて基板全体をスキャンし,ほぼ全面クリーニングを行うことに成功した.しかし,走査型顕微鏡を用い,基板表面を拡大観察したところ,微小な残留物が確認された.その後,その微小残留物の除去のため,除電ブロアや超音波洗浄を行ったところ,その前後による明らかな違いが認められ,その有用性について確認することが出来た.