パルスイオンビーム蒸着法によるジルコン酸チタン酸鉛薄膜の作製と組成・特性の評価

脉冲离子束蒸发法制备锆钛酸铅薄膜及其成分和性能评价

• 批准号: 12750276
• 负责人: 曽根川 富博
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: University of the Ryukyus
• 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750276/
• 关键词: ジルコン酸チタン酸鉛; パルスイオンビーム蒸着; 強誘電体薄膜; ラザフォード後方散乱分析; X線光電子分光分析

大強度パルスイオンビームをジルコン酸チタン酸(PZT)焼結体ターゲットに照射して得られるアブレーションプラズマを用いて,シリコン基板,パイレックスガラス基板へPZTの成膜を行った。成膜は,ビームエネルギー〜1MeV,ビームパルス幅〜50nsのH^+ビームを,照射1回あたりPZTターゲットへエネルギー密度〜80J/cm^2でビームを1回から10回照射して行った。また,基板の設置のしかたで,基板ホルダーのターゲット側に置いた場合(正面堆積),反対側に置いた場合(背面堆積)の2通りの成膜を行った。用いたターゲットの組成は,Zr : Ti比0.5:0.5である。その結果以下の結果を得た。1.正面堆積では,ビーム照射1回で膜厚400nmの薄膜が生成できた。しかし膜表面にはドロップレットと呼ばれる付着物が見られた。背面堆積では,ビーム照射1回で膜厚40nmであったが,表面にはドロップレットが見られなかった。2.パイレックスガラス基板上に得られた薄膜の比誘電率(ε_r)は,正面堆積,背面堆積それぞれ,340,23の値を得た。正面堆積で得られた薄膜の比誘電率が背面堆積より大きいのは,堆積したプラズマの量が大きいために,プラズマの内部エネルギーにより基板が加熱されたためと考えられる。3.ラザフォード後方散乱分析法による薄膜組成の測定で,薄膜中の元素比は,Pb : Zr : Ti : O=1:0.5:0.5:3であることがわかった。よってターゲットの組成と等しい薄膜が得られることがわかった。4.X線光電子分光分析の結果,薄膜表面には,鉛酸化物の層があることがわかった。しかしラザフォード後方散乱分析の結果には,表面の鉛酸化物層による波形の変化が見られないことから,この厚さは,ラザフォード後方散乱分析法の深さ方向分解能以下の厚さであると予想される。

High intensity PZT sintered body irradiation to obtain thin film on PZT substrate Film formation, virology ~ 1MeV, virology amplitude ~ 50ns H^+ virology, irradiation 1 cycle PZT virology density ~ 80J/cm^2 virology from 1 cycle to 10 cycles. In addition, the substrate is placed on the opposite side of the substrate (front side deposition), and the substrate is placed on the opposite side of the substrate (back side deposition). With the composition of Itaya, the Zr : Ti ratio is 0.5:0.5. The following results were obtained. 1. The film thickness of 400nm was formed after one round of irradiation. The surface of the film is covered with a thin layer of material. The film thickness is 40nm on the back side, and the film thickness is 40nm on the surface. 2. The specific permittivity (ε_r) of thin films deposited on the substrate was 340 and 23 respectively. The specific inductivity of the film deposited on the front side is large, and the amount of the film deposited on the back side is large. 3. Determination of the composition of the thin film by the method of rear scattering analysis,Pb : Zr : Ti : O=1:0.5:3. The composition of the film is very important. 4. X-ray photoelectron spectroscopic analysis results show that the surface of the thin film is covered with lead oxide layers. The results of the rear scatter analysis show that the wave shape of the lead compound layer on the surface is changed, and the depth of the rear scatter analysis method is reduced.

项目成果

Tomihiro SONEGAWA: "Ferroelectric Thin Films Prepared by Backside Pulsed Ion-Beam Evaporation"Japanese Journal of Applied Physics. 40・2B. (2001)

Tomihiro SONEGAWA：“通过背面脉冲离子束蒸发制备的铁电薄膜”日本应用物理学杂志40・2B（2001）。

Tomihiro SONEGAWA: "Ferroelectric Thin Films Prepared by Backside Pulsed Ion-Beam Evaporation"Japanese Journal of Applied Physics. 40(2B). 1049-1051 (2001)

Tomihiro SONEGAWA：“通过背面脉冲离子束蒸发制备铁电薄膜”日本应用物理学杂志。