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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650008/
• 关键词: レーザアブレーション; 薄膜堆積機構; チタン酸ジルコン酸鉛(PZT); Pb欠損; 蒸発モデル; スパッタモデル; 窒化チタンアルミ(TiAlN)電極; N欠損

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 レ レ ザアブレ ショ ショ ショ the を method を uses the を た to explain the <s:1> stacking mechanism of 々 <s:1> thin films <e:1> in this study である. Like と seaborne し た の は に Lord, don't swing 発 メ モ リ body with strong induced electricity と し て attention さ れ て い る Pb (Zr_ < 1 - x > Ti_x) O_3 (PZT) や PZT using electrodes と し て proposal し て き た new し い electrode materials で あ る Ti_ < 1 - x > A1_xN (TAN) で あ る. Youdaoplaceholder0 そ he, YBCO high-temperature super伝 conductor thin film や, BiIG strong magnetic thin film に った て て を research を line った. PZT thin film は also yuan 雰 囲 気 で cropping さ れ た, concentration of Pb が owe loss when す る こ と が know ら れ て い る が, そ の unknown reason は で あ っ た. こ こ で は, Pb and び PbO の high い steamed 気 圧 に よ る accumulation particle か ら の Pb の steamed 発 owe loss モ デ ル と Zr, Ti atoms に よ る Pb の ス パ ッ タ に よ る ス パ ッ タ owe loss モ デ ル で あ る. Low で い substrate temperature vacuum で cropping さ れ た PZT thin film で raw じ る は Pb owe damage, ス パ ッ タ モ デ ル で も steamed 発 モ デ ル で も い ず れ で も ほ ぼ instructions may で あ る こ と が わ か っ た. し か し, high high で い い substrate temperature ガ ス 雰 囲 気 pressure born で じ る Pb owe loss は steamed 発 モ デ ル で の み illustrate さ れ る. で し か し, low い substrate temperature vacuum で cropping さ れ た PZT で の は Pb owe loss and substrate で central pay nearly で 顕 the と い う プ ル ー ム に し seaborne て の heterogeneity と, transverse direction タ ー ゲ ッ ト か ら の が distance き い ほ ど 顕 the と な る 縦 direction の heterogeneity sex と い う 2 kinds の heterogeneity sex を し て い る. The former は ス パ ッ タ モ デ ル で の み, the latter は steaming 発 モ デ ル の み illustrate さ れ, not だ こ は の contradiction solution け て い な い. ま た TAN thin film electrode の accumulation process を adjustable べ た be 験 で は, TAN タ ー ゲ ッ ト を smothering element 雰 囲 気 で レ ー ザ ア ブ レ ー シ ョ ン し, そ の crystalline や impurity content acid levels な ど を adjustable べ た. そ の results, vacuum 雰 囲 気 よ り わ ず か に smothering element ガ ス を import し た 雰 囲 気 の が, crystalline も よ く, less acid element concentration も な い こ と が わ か っ た. し か し, turning の smothering element 雰 囲 気 pressure は む し ろ crystalline を degradation さ せ, acid concentration を raised や す と い う results と な っ た. こ れ は, わ ず か の smothering element ガ ス は TAN film の smothering fill owe loss を い, a turning の smothering element ガ ス は accumulation particle の cooling を recruit き, マ イ グ レ ー シ ョ ン を inhibit し た た め と think わ れ る.

项目成果

T. Shimizu and A. Morimoto: "Extended Abstract of the 12th Yokohama Forum for the 21st Century on Fullerens and Laser Processing "Laser Ablation Deposition of Oxide Films"" Yokohama City University, 8 (1996)

T. Shimizu 和 A. Morimoto：“第 12 届 21 世纪横滨论坛关于富勒伦和激光加工“氧化膜的激光烧蚀沉积”的扩展摘要”横滨市立大学，8 (1996)

T.Minamikawa,M.Tazoe,K.Segawa,Y.Yonezawa,A.Morimoto,T.Shimizu: "Preparation of a-axis-oriented YBa2Cu30x Superconducting Films on MgOSubstrates with PrBa2Cu30x Buffer Layer" Physica C. 267. 330-336 (1996)

T.Minamikawa，M.Tazoe，K.Sekawa，Y.Yonezawa，A.Morimoto，T.Shimizu：“在具有 PrBa2Cu30x 缓冲层的 MgO 基板上制备 a 轴取向 YBa2Cu30x 超导薄膜” Physica C. 267. 330-336

Y.Yonezawa,K.Matsuda,A.Morimoto,T.Shimizu: "Preparation of Bi-Iron-Garnet Films on Plantinized Si Substrate with Bi-Substituted Y-Iron-Garnet Template Layer" The Review of Laser Engineering. 24. 971-977 (1996)

Y.Yonezawa、K.Matsuda、A.Morimoto、T.Shimizu：“用双取代Y-铁-石榴石模板层在硼化硅衬底上制备双-铁-石榴石薄膜”激光工程评论。