光MOCVDによる酸化物機能薄膜の分子層制御合成に関する基礎研究

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本研究は、有機金属を原料とする光MOCVD法によって、酸化物セラミックス薄膜の低温合成および分子層制御合成の実現を目的とした基礎的検討を行うことを目的としたものである。まず光MOCVD実験装置を試作した。重水素ランプを光源とし短波長の高エネルギ-真空紫外光によって原料ガスを励起することによって、常温から300℃程度の低温での膜形成を可能とした。また、反応容器への紫外光の導入のための透過窓材としてフッ化マグネシウム(MgF_2)を用いた。これによって約115nm程度までの短波長の真空紫外光を活用できるようにした。基板の加熱には赤外線照射による方法を採用した。このことによって、加熱系からの汚染のない膜形成が可能となった。酸化物セラミックス薄膜として、本研究では酸化シリコン薄膜の形成を行った。原料ガスとして有機金属のテトラエトキシシラン(TEOS)と酸素を用いた。膜形成に関するプロセスパラメ-タの予備的検討を行った。TEOSと酸素の流量比が1:10以上のときにはっきりした膜形成が認められた。赤外線分光解析から酸化シリコンが形成されていることを確認した。このことから、有機金属と酸素を原料とする光MOCVD法で酸化物セラミックス薄膜の形成が可能であることの確証を得た。基板上への原料ガスの均一な供給と紫外光透過窓のくもり防止について装置上の改善が必要である。その上で、透過電子顕微鏡や電子線回折、赤外線分校解析の手法によって、薄膜形成の初期過程についてモルフォロジ-・組成・構造を解析していく予定である。さらに、基板温度・原料ガス濃度・紫外光強度などのプロセスパラメ-タの影響を検討し、分子層制御合成のための知見の獲得につなげていく予定である。