金属原子の薄膜凝縮素過程の分子熱工学的研究

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気体分子の固体表面への凝縮(蒸着)現象は薄膜技術として半導体産業,新素材開発,表面処理など現代の最先端工業分野へ応用されている。しかしこの分野の研究においては,よりすぐれた物性の薄膜材料の開発競争が激しいことにより薄膜作成技術の進歩はめざましいが,一方では薄膜形成過程における物理・化学現象の基礎的理解は大きく遅れており,蒸着過程から薄膜結晶構造の形成過程にわたる原子・分子レベルでの早急な解明が渇望されている。このような観点から本研究ではAg原子の並進エネルギーと蒸着速度がAg薄膜結晶構造に及ぼす影響を明らかにすることを目的として以下の研究を行った。1.中性原子の速度を機械的に選別するための分子線)速度選別器を製作した。2.TOF法を用いて分子線の速度分布を測定し,製作した分子線速度選別器の性能を検証した。3.この速度選別器を真空蒸着装置に組み込み,速度選別された金属ビームの真空蒸着実験を行い,このような実験が可能であることを実証するとともに,凝縮係数と薄膜の結晶構造について調べた。速度選別真空蒸着実験果より,以下の結果を得た。1.製作した速度選別器の分解能は0.28程度であり,設計仕様に近い性能を有する。2.Agの(001)NaCl上への凝縮係数に対しては基板温度の影響が大きい。3.基板温度が300℃の場合,凝縮係数は1よりもかなり小さい。4.速度選別蒸着により形成された薄膜は基板温度が低いにもかかわらずかなり良いエピタキシャル膜である。