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イオン注入による金属・セラミック界面の混合

通过离子注入混合金属/陶瓷界面

基本信息

批准号：
05650695
负责人：
永田晋二
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650695/
关键词：
イオン注入イオンビームミキシング Wetting Transition 界面の混合

项目摘要

本研究では、金属イオン照射による金属/非金属界面での混合機構についての新しい知見を求めることを目的に、Al_2O_3,SiO_2およびSiを基板とした試料にAuおよびCuイオンを照射し、照射量にともなう混合状態の変化の観察および計算機によるシミュレーションを行った。この結果Cuイオン照射によるIn/Siの混合について特に新しい知見が得られたので以下に報告する。試料は、Fz-Si(100)基板上に電子ビーム蒸着により約50nmのInを蒸着したものを作成した。この蒸着膜に0.6MeVのCuイオンを基板温度100℃で照射し、照射前後のIn膜の形態、存在状態、および混合層の状態と組成を2MeV 4He RBS、XRD、SEMを用いて調べた。SEM観察によると、蒸着後のIn膜は多角形の島から成る不連続薄膜であり、0.7×10^<16>/cm^2照射後、島の形状が球型に変化することが分かった。RBS測定からも、蒸着後および0.7×10^<16>/cm^2照射後のIn膜が不連続膜であることが確認された。In存在量の減少から、膜の形状変化はイオンビーム照射によるスパッタリングのためと考えられる。さらに照射を行うと、膜の形態が不連続膜から連続膜へと変化するWetting Transitionが観察された。2×10^<16>/cm^2照射後では、基板のSi原子がIn膜中に移動しIn-Si混合膜を形成していた。X線回折の結果、イオンビーム照射に伴い、非晶質In-Si合金が形成されることがわかった。結晶Si-In系は非固溶な系であり中間相も存在しないが、イオンビーム照射による結晶Siの非晶質化で非晶質In-Si合金の生成が可能となることが明らかになった。以上の結果から、In/Si界面へのイオンビーム照射では、Si基板の非晶質化とIn/Si界面の混合を経て非晶質In-Si合金が形成され、さらにこの合金層形成による界面エネルギーの低下がWetting Transitionを引き起こすものと結論できる。

In this study, we investigated the mechanism of mixing between metal and nonmetal interfaces under irradiation, and investigated the mechanism of mixing between Al_2O_3, SiO_2 and Si substrates under irradiation and irradiation. The results of this study are summarized as follows: The sample was prepared by electron deposition on a Fz-Si(100) substrate at about 50nm. This evaporated film was irradiated with 0.6 MeV Cu indium at a substrate temperature of 100 ° C. The morphology, existence state, and state and composition of the mixed layer of the In film before and after irradiation were adjusted using 2MeV 4He RBS, XRD, and SEM. SEM observation: After evaporation, the In film is polygonal and the island is formed into a continuous thin film. After 0.7×10^<16>/cm^2 irradiation, the shape of the island is spherical. RBS determination <16>of The amount of In present decreases, the shape of the film changes, and the radiation changes. The film morphology changes from continuous film to continuous film. After 2×10^<16>/cm^2 irradiation, Si atoms in the substrate move and an In-Si mixed film is formed. The results of X-ray reflection, the formation of amorphous In-Si alloy, and the formation of amorphous In-Si alloy. Crystalline Si-In system and amorphous In-Si alloy can be formed by irradiation of crystalline Si and amorphous In-Si. The above results show that the In/Si interface is amorphous, the In/Si interface is mixed, the amorphous In-Si alloy is formed, the alloy layer is formed, the interface is low, and the Wetting Transition is initiated.