ガラス基板上への層状酸化物単結晶薄膜の作製

室温で作製したアモルファスInGaO_3(ZnO)_m薄膜において、ガラス上で結晶化温度(T_<crys>)を下げられる条件を調べ、以下の結果を得た。1.パルスレーザー堆積(PLD)法によりmを変えた薄膜を作製し、T_<crys>と結晶組成の関係を調べた。その結果、室温製膜時に結晶成長する境界組成であるm=4では、酸素分圧P_<O2>=1Paで製膜した場合の結晶化温度はT_<crys>=600℃であるが、P_<O2>=10^<-3>Paでは400℃以下まで低下した。2.さらにZnOテンプレート層を用いることに、T_<crys>=275℃まで低下した。しかしながら、この場合の結晶相はm=3およびGa_20_3の混合相であった。3.単相の結晶相を得るためにはm=1が最良であることを確かめた。この場合、T_<crys>=600℃であったが、ZnOテンプレート層を使うことで350℃まで低下した。4.以上の条件から、ブリッジマン炉を用いて大粒径結晶薄膜の作製を試みた。結晶化には成功したものの、ZnO,Bi_2O_3テンプレート層などを用い、また、基板・薄膜形状の工夫をした範囲では、100nm程度の粒径しか得られておらず、今後、大粒径化の検討を進めていく必要がある。5.結晶化挙動を詳細に調べるため、高温で光学物性、膜厚、結晶化率を精確に測定できる装置を組み上げた。6.予備実験として、RFスパッタリング法により作製したm=1薄膜のex situ結晶化実験を進めている。結晶化温度がPLD法より高いことが示唆されており、その原因を検討中である。

室温で作製したアモルファスInGaO_3(ZnO)_m薄膜において、ガラス上で結晶化温度(T_<crys>)を下げられる条件を調べ、以下の結果を得た。1.パルスレーザー堆積(PLD)法によりmを変えた薄膜を作製し、T_<crys>と結晶組成の関係を調べた。その結果、室温製膜時に結晶成長する境界組成であるm=4では、酸素分圧P_<O2>=1Paで製膜した場合の結晶化温度はT_<crys>=600℃であるが、P_<O2>=10^<-3>Paでは400℃以下まで低下した。2.さらにZnOテンプレート層を用いることに、T_<crys>=275℃まで低下した。しかしながら、この場合の結晶相はm=3およびGa_20_3の混合相であった。3.単相の結晶相を得るためにはm=1が最良であることを確かめた。この場合、T_<crys>=600℃であったが、ZnOテンプレート層を使うことで350℃まで低下した。4.以上の条件から、ブリッジマン炉を用いて大粒径結晶薄膜の作製を試みた。結晶化には成功したものの、ZnO,Bi_2O_3テンプレート層などを用い、また、基板・薄膜形状の工夫をした範囲では、100nm程度の粒径しか得られておらず、今後、大粒径化の検討を進めていく必要がある。5.結晶化挙動を詳細に調べるため、高温で光学物性、膜厚、結晶化率を精確に測定できる装置を組み上げた。6.予備実験として、RFスパッタリング法により作製したm=1薄膜のex situ結晶化実験を進めている。結晶化温度がPLD法より高いことが示唆されており、その原因を検討中である。