レーザー低温プロセッシングによるβ-鉄シリサイドのフレキシブル光素子作製

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フレキシブル素子は軽量・可撓性を兼ね備えるため次世代素子としての実用化が急務となっている。一方、β-鉄シリサイドは、地殻資源量が豊富で無毒性の元素からなる半導体であり、環境低負荷型の1.5μm帯近赤外発光材料として開発初期段階にある。そこで本研究では、レーザーアブレーション生成微小液滴を活用した独自のレーザー低温プロセッシングを駆使して、β-鉄シリサイドフレキシブル光素子の開発を目指し、ポリマー基板へのβ-鉄シリサイドの集積化を検討した。前年度開発したレーザー転写技術において、レーザー照射条件の最適化とポリマー基板表面の清浄化等による高度化を図り、ポリジメチルシロキサン(PDMS)ポリマー基板上への鉄シリサイドマイクロドットアレイの室温作製に成功した。本レーザー転写法では、透明板上に成膜したアモルファスの鉄シリサイド原料膜の後方(透明板側)から、マスク縮小露光系を用いて5ミクロングリッド微細パターンを有するナノ秒紫外レーザーパルスを結像させる。すると原料膜の透明板界面近傍でアブレーションが起こり、一部溶融している残りの膜部位を押し上げる圧力が生じる結果、鉄シリサイド微小液滴が放出されると考えられる。本手法を用いると、微小液滴からのβ結晶相の析出が期待でき、さらに微小液滴を精密にサイズ・位置制御してパターニングすることが可能である。よって本手法の特徴は、(1)均質な鉄シリサイドマイクロドットが得られること、(2)ドットの堆積位置が精密に制御できること、(3)約1万個のドットを一括転写できること、(4)シングルショット転写のため低フォトンコストであることが挙げられる。また、本手法で石英ガラス基板上に転写作製した鉄シリサイドドットの顕微ラマン分光分析からβ結晶相析出を確認しており、フレキシブル素子作製の要素技術となるβ-鉄シリサイドのポリマー基板上への低温作製を実証できた。