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レーザアブレーションにおける薄膜堆積機構解明

阐明激光烧蚀中的薄膜沉积机制

基本信息

批准号：
08650008
负责人：
森本章治
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

レーザアブレーション法を用いた本研究の目的は、種々の薄膜の堆積機構の解明である。対象としたのは主に、不揮発メモリ用強誘電体として注目されているPb(Zr_<1-x>Ti_x)O_3(PZT)やPZT用電極として提案してきた新しい電極材料であるTi_<1-x>A1_xN(TAN)である。その他、YBCO高温超伝導体薄膜や、BiIG強磁性体薄膜についても研究を行った。PZT薄膜は還元雰囲気で作製された時、Pb濃度が欠損することが知られているが、その原因は不明であった。ここでは、Pb及びPbOの高い蒸気圧による堆積粒子からのPbの蒸発欠損モデルとZr、Ti原子によるPbのスパッタによるスパッタ欠損モデルである。低い基板温度で真空中で作製されたPZT薄膜で生じるPb欠損は、スパッタモデルでも蒸発モデルでもいずれでもほぼ説明可能であることがわかった。しかし、高い基板温度で高い希ガス雰囲気圧力で生じるPb欠損は蒸発モデルでのみ説明される。しかし、低い基板温度で真空中で作製されたPZTでのPb欠損は、基板上で中央付近で顕著というプルームに対して横方向の不均一性と、ターゲットからの距離が大きいほど顕著となる縦方向の不均一性という2種類の不均一性を有している。前者はスパッタモデルでのみ、後者は蒸発モデルのみ説明され、未だこの矛盾は解けていない。またTAN電極薄膜の堆積過程を調べた実験では、TANターゲットを窒素雰囲気でレーザアブレーションし、その結晶性や不純物酸素濃度などを調べた。その結果、真空雰囲気よりわずかに窒素ガスを導入した雰囲気の方が、結晶性もよく、酸素濃度も少ないことがわかった。しかし、過剰の窒素雰囲気圧力はむしろ結晶性を劣化させ、酸素濃度を増やすという結果となった。これは、わずかの窒素ガスはTAN薄膜の窒素欠損を補い、過剰の窒素ガスは堆積粒子の冷却を招き、マイグレーションを抑制したためと思われる。

The purpose of this study is to elucidate the deposition mechanism of seed films. For example, Pb(Zr_<1-x>Ti_x)O_3(PZT) and PZT electrodes are proposed as new electrode materials for Ti_<1-x>Al_xN (TAN). YBCO high temperature superconducting thin films, BiIG ferromagnetic thin films PZT thin films are characterized by a low Pb concentration due to a lack of elemental stability and an unknown reason. For example, Pb, Pb, and PbO are deposited under high vapor pressure, and Pb is evaporated due to Zr and Ti atoms. Low substrate temperature, vacuum, PZT thin film, Pb loss, evaporation, etc. High substrate temperature, high pressure, high temperature, high temperature, Pb-loss of PZT under vacuum at low substrate temperature, close to center on substrate, lateral heterogeneity, distance from substrate to substrate, large heterogeneity, directional heterogeneity, 2 kinds of heterogeneity. The former is the opposite of the former, the latter is the opposite of the latter, and the former is the opposite of the latter. The deposition process of the TAN electrode film is regulated by the concentration of impurities in the TAN film. The results are as follows: vacuum evaporation, crystallization, acid concentration, etc. In addition, due to the high temperature and high pressure, the crystallinity and acid concentration are deteriorated. In this case, it is necessary to compensate for the loss of TAN film and to suppress the accumulation of particles in the film.