交差電磁界制御型パルスレーザデポジション法による大面積均一薄膜の作製

交叉电磁场控制脉冲激光沉积法制备大面积均匀薄膜

• 批准号: 12792002
• 负责人: 川崎 仁晴
• 金额: $ 2.88万
• 依托单位: Sasebo National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for University and Society Collaboration
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12792002/
• 关键词: パルスレーザデポジション法; 外部電磁界; 変調電磁界; 微粒子; クラスター; ドロップレット

本研究は,アブレーションプルーム中微粒子の外部電磁界による発生・成長・挙動の制御を目的としている。昨年度までに、以下のことを明らかにし、大まかなPLDプロセスの制御が可能であること明らかにした。1)磁界を用いたパルスレーザデポジション(PLD)法により,プラズマプルームが変化すること。2)それによってドロップレットの減少が可能であること。3)3インチ以上の大面積基板上に、不均一度2%以下の均一な薄膜が作製可能であること。本年度は、この方法の精度を向上させるため、パルスレーザデポジション法中のプラズマプルームの観測、及び発生した微粒子の挙動を観測した。また、ドロップレット、およびそのもととなるターゲットから飛び出した微粒子の帯電量変化と挙動と、プラズマ中で帯電した微粒子のシース通過中の帯電量変化を軌道制限理論を用いた計算によって検討した。その結果、以下のことが明らかになった。1)飛び出した微粒子は、そのサイズが大きいほど、壁電位がより負であるほど、シースを通過するには大きい初期運動エネルギーが必要である。2)プラズマ中での微粒子の帯電量を、微粒子をプラズマ外に取り出して測定する場合、準中性領域とイオンシース領域において帯電量は大きく変化する。また、これらの結果を用いて、様々な高品質薄膜の作製を行い、以下のことを明らかにした。1)H_2やCH_4などの可燃性ガスセンサに用いられるSnO_2薄膜やNOxガスセンサーとして注目されているWO_3薄膜の作製を試みた。この結果、PLD法により高い結晶性を持つ薄膜ガスセンサの作製に成功した。これを用いたセンサーの感度は十分に大きく、ガスセンサーとして十分利用できることがわかった。2)光触媒として用いられる2酸化チタン(TiO_2)薄膜の作製を試みた。この結果、PLD法によりアナターゼ型TiO_2薄膜の作製が可能であり光触媒反応による脱色が可能であることが判った。

这项研究旨在控制由于外部电磁场而在消融羽流中细颗粒的产生，生长和行为。到去年，已经澄清了以下内容，表明可以大致控制PLD过程。 1）使用磁场通过脉冲激光沉积（PLD）方法变化的等离子体羽流。 2）这允许减少液滴。 3）在3英寸或以上的大面积基板上可以制造出2％或更低的均匀薄膜。在今年，为了提高该方法的准确性，我们观察到脉冲激光沉积方法和产生的细颗粒的行为期间的血浆羽流。此外，通过使用轨道限制理论计算，研究了从目标中出现的液滴和液滴和细颗粒的行为的变化，以及在等离子体中收取的细颗粒的鞘量的变化。结果揭示了以下内容：1）微粒的尺寸越大，壁电位越负，则必须越大的初始动能才能通过鞘。 2）当通过在等离子体的外部将带电量的细颗粒删除时，带电的量在准中性区域和离子护套区域差异很大。使用这些结果，制造了各种高质量的薄膜，并阐明了以下薄膜。 1）我们试图制造用于易燃气体传感器（例如H_2和CH_4）和WO_3薄膜中的SNO_2薄膜，这些薄膜一直吸引着NOX气体传感器。结果，通过PLD方法成功制造了具有高结晶度的薄膜气体传感器。发现使用它的传感器的灵敏度足够大，可以用作气体传感器。 2）我们试图制造二氧化钛（TIO_2）薄膜，该薄膜可用作光催化剂。结果，发现可以通过PLD方法制造催化酶TiO_2薄膜，并且可以通过光催化反应来实现脱色。

项目成果

Yoshiyuki Suda: "Properties of Palladium Doped Tin Oxide Thin Films for Gas Sensors Grown by PLD Method Conbined with Sputtering"Proc. 9th International Conference on Plasma Surface Engineering. 9巻. 402-402 (2002)

Yoshiyuki Suda：“用于通过 PLD 方法结合溅射生长的气体传感器的钯掺杂氧化锡薄膜的特性”Proc。第九届国际等离子体表面工程会议，卷 9. 402-402 (2002)。

Hiroharu Kawasaki: "Tantalum nitride thin films synthesized by pulsed Nd : YAG laser deposition method"Mater. Res. Soc.. 617号. J3.22.1-J3.22.5 (2001)

Hiroharu Kawasaki：“通过脉冲 Nd : YAG 激光沉积方法合成氮化钽薄膜”，Mater.. No. 617. J3.22.1-J3.22.5 (2001)

Kazuya DOI: "Preparation of Crystalline Chromium Carbide Thin Films Synthesized by Pulsed Nd : YAG Laser Deposition"Jpn.J.Appl.Phys.. (印刷中).

Kazuya DOI：“脉冲 Nd 合成的结晶碳化铬薄膜的制备：YAG 激光沉积”Jpn.J.Appl.Phys..（印刷中）。

Yoshiaki Suda: "Formation and properties of carbon nitride thin films by pulsed Nd : YAG laser deposition"Jpn. J. Appl. Phys.. 40巻. 1061-1063 (2001)

Yoshiaki Suda：“脉冲Nd：YAG激光沉积的氮化碳薄膜的形成和特性”J.Appl. 40. 1061-1063 (2001)

Yoshiaki Suda: "Characteristics of TiO_2 thin film as a photocatalyst prepared using a pulsed laser deposition method"Journal of the Surface Finishing Society. (2003)

Yoshiaki Suda：“使用脉冲激光沉积方法制备的作为光催化剂的TiO_2薄膜的特性”表面处理学会杂志。