紫外パルスレーザーを用いた無機結晶材料の室温合成とナノ機能化

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薄膜作製用のレーザーMBE真空装置を用い、レーザーアブレーション法によって無機結晶薄膜の室温合成および、ナノ構造の作製を行った。以下に内容をまとめる。・セラミックス薄膜の結晶成長や自己組織的なナノ構造形成に及ぼすナノスケール基板表面修飾の効果薄膜成長を行う際に用いる基板の表面構造や化学的性質は、その上に成長する薄膜の微構造や結晶性などに大きな影響を及ぼす。水溶液処理をすることによって得られた化学的性質の異なる表面を有するサファイア基板上に、パルスレーザー堆積(PLD)法によりセラミックス薄膜を作製し、基板表面の化学的性質の違いがセラミックス薄膜の結晶成長、さらにポストアニールによって形成されるナノ構造に及ぼす影響について調べた。成長させる薄膜として、サファイア(0001)基板上に室温でエピタキシャル成長し、ポストアニールによってナノ溝構造が形成される、NiOおよびLiドープNiOを選択した。始めに、水溶液処理サファイナ基板上にPLD法により成膜を行い、NiO薄膜、LiドープNiO薄膜ともに(111)エピタキシャル成長することが分かった。続いて、大気中アニールを行うことにより、ナノ溝構造を作製した。水溶液処理基板を用いることで、未処理基板上よりも低いアニール温度(700〜800℃)で深い溝構造が形成されることが分かり、さらに、水溶液処理基板を用いて作製したナノ溝構造は、溝の深さ分布が小さく明瞭な構造が形成されることが明らかになった。