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, vacuum deposition was used to control the formation of thin films on low temperature substrates. The study of the formation and structure of the thin film on the low temperature substrate was carried out. The period of this study was 2 years. This year, the following electrode system structure improvements were implemented in the production of acidified thin films, vacuum evaporation devices and discharge time of more than 5 minutes. 1. improvement of anode structure, 2. improvement of cathode shape, 3. change of magnetic beam density of cathode backside. For example, the pressure of 10 Pa and 10 Pa can be maintained for a long time. The results show that the 10Pa(He:7, O_2:3) is more than 5 minutes, and the arc is stable. For example, if the current is low enough, the current is stable enough. Design and fabrication of water-cooled substrates at low temperatures below 200℃ and film formation on water-cooled substrates at pressures of 2Pa The results were confirmed by X-ray analysis. The results of this paper are reported at the Institute of Applied Physics lecture, and are now being submitted to the Journal. In the future, the relationship between substrate temperature and voltage will be adjusted in detail.