成長表面パルス光照射を用いたレーザアブレーション高機能電子材料薄膜堆積装置の開発

开发利用生长表面脉冲光照射的激光烧蚀高性能电子材料薄膜沉积装置

• 批准号: 07555499
• 负责人: 森本 章治
• 金额: --
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07555499/
• 关键词: レーザアブレーション; Y系高温超伝導体(YBOC); チタン酸ジルコン酸鉛(PZT); ビスマス鉄ガ-ネット(BiIG); 成長表面パルス光励起; マグネシア基板; a軸配向; テンプレート層

本研究では、薄膜成長表面へのパルス光励起を行いながら各電子材料薄膜を堆積可能な装置を構成した。具体的には、YBa_2Cu_3O_x(YBCO)高温超伝導薄膜、不揮発メモリとして重要なPb(Zr_<0.52>Ti_<0.48>)O_3(PZT)強誘電体薄膜及び高密度光磁気記録用材料として重要なBi置換希土類鉄ガ-ネット(Bi:RIG)強磁性薄膜を、結晶配向、結晶粒径を制御しながら作製し評価した。特に、YBCO薄膜に関しては、本研究の主目的である成長表面へのパルス光照射を授用しながら薄膜を作製した。(1)YBCO薄膜:MgO基板は格子定数がYBCOとかなり異なり、MgO上で良好なa軸配向YBCO薄膜を作製することは容易ではない。そこで、YBCOとほぼ同じ結晶構造を有し、半導体的特性を示すPr系酸化物(PBCO)をバッファ層として使用することにより、良好なa軸配向YBCO薄膜を得ることができた。特に、a軸配向YBCO堆積のためには、低温で堆積したYBCOテンプレート層の使用や基板温度傾斜法が有効なことを見出すと共に、成長表面へのレーザ光照射により、YBCO薄膜のa軸配向度を大きく改善することに成功した。(2)PZT薄膜:PZTキャパシタ用電極として新しいTiA1N電極を提案し、当該電極上でペロブスカイトPZTを作製し、強誘電性のP-E履歴曲線を得ることができた。(3)Bi:YIG薄膜:Ptでコートした熱酸化Si基板上で、Bi_<1.5>Y_<1.5>Fe_5O_<12>薄膜を堆積しアニールすることによりガ-ネット構造のBi:YIGを得た。その上に、Bi_3Fe_5O_<12>薄膜を堆積し熱力学的非安定相であるBi完全置換鉄ガ-ネット(BiIG)薄膜を得ることができた。この結果は、ガドリニウムガリウムガ-ネット(GGG)基板上以外では得られていないファラデー回転能の大きなBiIG薄膜が、廉価で大面積化可能なSi基板上で得られたことを示すものである。なお、(2)、(3)については、今後、成長表面への光照射効果についても調べていきたい。

In this paper, we study the structure of thin film deposition devices based on the optical excitation of thin film growth surfaces. In particular, YBa_2Cu_3O_x(YBCO) high temperature superconducting thin films, non-volatile Pb(Zr_<0.52>Ti_<0.48>)O_3(PZT) ferroelectric thin films and high density photomagnetic recording materials are important for Bi replacement rare earth iron (Bi:RIG) ferromagnetic thin films. In particular, YBCO thin films were prepared by irradiation of light on the growth surface. (1)YBCO thin film:MgO substrate has a fixed lattice number, MgO has a good a-axis alignment, YBCO thin film is easy to manufacture. YBCO thin films with good a-axis alignment have been obtained. YBCO deposition in particular, a-axis alignment, deposition at low temperature, use of substrate temperature tilt method, and the growth of surface light irradiation, YBCO thin film a-axis alignment greatly improved this success. (2)PZT thin film:PZT thin film electrode is used to prepare new TiA1N electrode. When PZT thin film is prepared on the electrode, the P-E curve of strong inductivity is obtained. (3)Bi Bi_ Y_ Fe_5O_thin film deposited on Pt_(10) Si substrate by thermal acidification<1.5><1.5><12>Bi_3Fe_5O_thin films are deposited on the surface of the substrate. The thermodynamic <12>unstable phase of Bi_3Fe_5O_thin films is obtained. As a result, large areas of BiIG thin films can be obtained on Si substrates except for GGG substrates. (2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),(11),(12),(13),(14),(15),(16),(17),(18),(19),(10),(11),(12),(13),(14),(15),(16),(17),(18),(19),(10

项目成果

A.Morimoto et al.: "Preparation of Ti-Al-N Electrode Films by Pulsed Laser Ablation for Lead-Zirconate-Titanate Film Capacitors" Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35. L227-L230 (1996)

A.Morimoto 等人：“通过脉冲激光烧蚀制备用于铅-锆酸盐-钛酸盐薄膜电容器的 Ti-Al-N 电极薄膜”Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35。

T.Nakamura et al.: "Effect of Oxygen Pressure on (Ba_xSr_<1-x>)TiO_3 Thin Films by Pulsed Laser Ablation" Jpn.J.Appl.Phys.Vol.34. 5150-5153 (1995)

T.Nakamura 等人：“脉冲激光烧蚀对氧压对 (Ba_xSr_<1-x>)TiO_3 薄膜的影响”Jpn.J.Appl.Phys.Vol.34。

T.Minamikawa et al.: "Annealing Temperature Dependence of MgO Substrates on the Quality of YBa_2 Cu_3O_x Films Prepared by Pulsed Laser Ablation" Jpn. J. Appl. Phys.Vol.34. 4038-4042 (1995)

T.Minamikawa 等：“MgO 基板的退火温度对脉冲激光烧蚀制备的 YBa_2 Cu_3O_x 薄膜质量的依赖性”Jpn。

A.Masuda et al.: "Preparation and Crystallographic Characterizations of Highly Oriented pb(Zr_<0.52>Ti_<0.48>)O_3 Films and MgO Buffer Layers on (100)GaAs and (100)Si by Pulsed Laser Ablation" J.of Crystal Growth. Vol.158. 84-88 (1996)

A.Masuda 等人：“通过脉冲激光烧蚀在 (100)GaAs 和 (100)Si 上制备高度取向的 pb(Zr_<0.52>Ti_<0.48>)O_3 薄膜和 MgO 缓冲层并进行晶体学表征” J.of

A.Masuda et al.: "Highly Oriented pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films Prepared by Pulsed Laser Ablation on GaAs and Si Substrates with MgO Buffer Layer" Jpn.J.Appl.Phys.Vol.34. 5154-5157 (1995)

A.Masuda 等人：“通过脉冲激光烧蚀在带有 MgO 缓冲层的 GaAs 和 Si 基板上制备高度取向的 pb(Zr,Ti)O_3 薄膜”Jpn.J.Appl.Phys.Vol.34。