真空アークプラズマを用いた酸化チタン薄膜の生成

利用真空电弧等离子体生成氧化钛薄膜

• 批准号: 09750366
• 负责人: 榊 守
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kushiro National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750366/
• 关键词: 真空アーク; アーク放電; 酸化チタン; 真空アーク放電; 酸化チタン薄膜; アークプラズマ; チタンイオン源; カソードスポット

本研究は,真空アーク放電プラズマを用いて,低温基板上に結晶構造を制御して酸化チタン薄膜を生成することをめざしている。これまでの真空アークプラズマを用いた窒化チタン薄膜の生成メカニズムの研究を通して得られているアーク放電プラズマの知見に基づいて,酸化チタン薄膜を低温基板上に生成し,その結晶構造の制御方法を確立することを目的としている。なお,本研究の期間は2年間であった。本年度は、昨年度に改造した酸化チタン薄膜生成に対応させた真空アーク蒸着装置を、放電持続時間が5分以上持続するようにするように以下の電極系構造の改良を実施した。1.陽極構造の改良、2.陰極形状の改良、3.陰極背後に取り付けたマグネットの磁束密度の変更。さらに、10 Paオーダーの圧力でも放電を長時間持続することができるように、ヘリウムガスの導入系を追加して、放電安定性を確認する実験を行った。その結果、10Pa(He:7、O_2:3の割合)でアーク放電は5分以上消弧せずに安定に持続することを見出した。さらに、アーク放電を低電流においても安定に持続させるためには、放電電源系に直流リアクトルを追加することにより、30Aの低電流でも放電が安定に持続することを見出した。200℃以下の低温が得られるように水冷基板を設計・製作し、圧力2Paの条件でシリコン基板上に成膜実験を行った。その結果、アーク放電プラズマを用いた方法では世界で初めて、TiO_2薄膜が形成されていることをX線回折分析により確認した。これらの結果は、応用物理学会講演会等で報告し、現在、Journalに論文投稿中である。今後は、基板温度、バイアス電位等との関連をさらに詳細に調べ、論文を発表をして行く予定である。

In this study, a vacuum aqueous discharge system was used to control the crystallization structure on a low-temperature substrate, and the acidified acrylic film was produced to produce a vacuum tube.これまでのvacuum アークプラズマをいた suffocated チタン film production成メカニズムの研究を通して got られているアーク discharge プラズマの知见にづいて, acidified チタン film をgeneration on low-temperature substrate, そのcrystal structure のcontrol method をestablished することをpurpose としている. Na, the period of this study was 2 years. This year's and last year's renovations were made to the acidified film production and vacuum steaming equipment. The discharge holding time is more than 5 minutes and the electrode system structure is improved when the discharge is held for less than 5 minutes. 1. Improvement of anode structure, 2. Improvement of cathode shape, 3. Change of magnetic flux density behind the cathode.さらに、10 Paオーダーのpressure discharge and long-term maintenance The R&D system has been introduced into the system and the discharge stability has been confirmed. As a result, the discharge of 10Pa (He:7, O_2:3) is stable and the arc is extinguished for more than 5 minutes.さらに, アーク discharge を low current においても stable holder 続させるためには, discharge power supply system にDC リアクトルをAdded することにより, 30A low current discharge でもstable にhold 続続することを见出した. The low-temperature water-cooled substrates below 200℃ are designed and manufactured, and the film formation on the substrates is carried out under the pressure of 2Pa.その results, アーク discharge プラズマを using いた method では世でめて, TiO_2 film formation されていることをX-ray folding analysis により confirmed した. The results of the research, the lectures of the Society for Applied Physics, etc. are reported, and the paper is currently being submitted to the Journal. From now on, the details of the relationship between substrate temperature, voltage potential, etc. will be determined in detail and the table of the paper will be determined.