トポロジー制御したガラスの革新的薄膜合成方法の確立

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は、結晶基板とのトポケミカルな相互作用を利用して、ランダムな原子構造をとるガラスの構造を制御しようというものである。当該年度は、Si基板,Ge基板,LSAT基板,LiNbO3基板,LaAlO3基板を用いて、これらにSiO2をALD（原子堆積法）やプラズマアシストALD、CVD、熱酸化といった異なる種々の方法を用いて薄膜堆積した。そしてこれらの薄膜の　①熱伝導率　②FSDPと呼ばれるガラスに特徴的な中長距離オーダーを示すXRDピーク、③ラマン分光、FTIR分光など、そのほかの方法で構造を観測できないかをそれぞれ調査した。結果として、①や②の測定結果は同じSiO2であっても、基板や成膜手法によって大きく変化することがわかった。また、これらの変化は基板の共有結合性に大きく依存することも見えてきた。基板の影響が大きいものの場合は、膜厚依存性も大きく現れることも突き止めた。しかしながら、③のラマン分光やFTIR分光による観測ではアモルファス薄膜による信号が結晶に対して小さすぎるか、角度などにより観測結果が大きく変化し、評価が難しいとわかった。②に関しては、放射光施設の強いX線解析が必須であったことから、SPring-8に測定を申請し、6シフトのビームタイムが受理されて測定を行った。このようなアモルファス薄膜の低角度XRDパターンの測定自体に前例がほとんどなく、チャレンジングであり、条件の最適化も必要で困難な部分が多々あったが、測定が成功し、物性と、XRDパターンの相関が明確にみられることがわかってきた。さらに、本研究費を用いて計算を主に行う米国の留学生を受け入れ、薄膜合成やその評価を行いながら、2次元ガラスの構造や特性のコンピュータシミュレーションによるモデル化を開始した。