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。

这项研究旨在通过使用真空弧排出等离子体控制低温底物上的晶体结构来产生氧化钛薄膜。基于通过使用真空弧等离子体研究氮化钛薄膜机理获得的ARC排放血浆的发现，其目的是在低温底物上创建氧化钛薄膜，并建立一种控制其晶体结构的方法。这项研究的持续时间为2年。今年，进行了以下对电极系统结构的改进，以确保去年修改的真空弧沉积装置在排放持续时间超过5分钟以上。 1。改进的阳极结构，2。改进的阴极形状，3。在阴极后面附着的磁体的磁通密度变化。此外，进行了一个实验来通过添加氦气引入系统来确认排放稳定性，以便排放可以长期持续，即使在10 pa的压力下，我们发现在10 pa时，我们发现在10 pA（HE：7，O_2：3）时，弧排放量稳定并持续不超过5分钟。此外，为了使弧排放稳定，即使在低电流下也可以稳定地排出，发现通过向排放电源系统添加直流反应器，即使在30a的低电流下也可以稳定地保持放电。设计并制造了水冷的底物，以获得200°C或更低的低温，并在2PA压力下在硅基板上进行膜形成实验。结果，X射线衍射分析证实，使用ARC放电等离子体，在世界上首次形成了TIO_2薄膜。这些结果在应用物理学协会等的讲座上报告，目前已提交给该期刊。将来，我们计划研究基材温度与偏见潜力之间关系的进一步细节，并发表论文。