Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

PLD / MOCVD / バッファー層 / 薄膜 / ペロブスカイト / パイロクロア / リラクサー / エピタキシャル成長 / 蛍石型構造 / ペロブスカイト構造 / CeO_2 / SrTiO_3

緩和型誘電体であるPb(Mg_<1/3>Nb_<2/3>)O_3(PMN)および強誘電体であるPb(Zr, Ti)O_3(PZT)薄膜は現在精力的に研究が進められている。これらのペロブスカイト型化合物薄膜作製上の共通の問題点として、常誘電体のパイロクロア型化合物が生成し易いという間題点がある。本研究では類似多形であるペロブスカイト型化合物とパイロクロア型化合物が存在する系においてペロブスカイト型化合物を選択的に安定化させた薄膜を作製するための指導原理を検討した。薄膜はPt/IrO_2/SiO_2/Si基板上に作成した。PMN薄膜はPLD法で、PZT薄膜はMOCVD法作成した。その結果、PMN薄膜については、基板上に直接成膜を行ったところ、パイロクロア型化合物の単相薄膜となり、ペロブスカイト型化合物は全く生成しなかった。ところが、基板上に単位格子1〜数層分という極めて薄いBaTi03シード層を導入したところ、パイロクロア型化合物の生成は完全に抑制され、単相のペロブスカイト型化合物が生成することが明らかになった(基板温度:600℃)。PZT薄膜についてはシード層の導入なしでも基板温度を600℃以上とすると単相のペロブスカイ型化合物が生成したが,基板温度を400℃まで低下させるとパイロクロア型化合物のみが生成する。ところが、基板上に単位格子1〜数層分という極めて薄いSrTiO_3シ一ド層を導入したところ、ペロブスカイト型化合物の単相薄膜が得られることを見いだした。さらに、この方法により、M0CVD法ではPZTの結晶化温度を350℃まで低温化三せることが可能となった。一方、SrTiO_3シード層の膜厚を数十層分と大きくすると、逆にペロブスカイト型化合物の結晶性は著しく低下することが明らかになった。このことは、ペロブスカイト構造の安定化には単にSrTiO_3が必要というわけではなく、微構造や表面エネルギーが重要であることを示唆している。

ダイヤモンド / エピタキシャル成長 / 高融点金属 / バッファ層 / タングスラン・カーバイト

単結晶Wの表面制御技術の開発
二次再結晶法にて得られた単結晶Wロフドからラウエ法を用いて方位選択カフトを行い(110)表面をだし、機械研磨および電界研磨を行い破砕層を除去した。その後、表面の無秩序層を除去するために必要であった高温(2300℃)熱処理の代りに、水素プラズマ処理(900℃)を行い、より低温で平坦な単結晶W表面を得る技術を開発した。
メタン・水素混合プラズマによるダイヤモンド核形成制御
電子サイクロトロン共鳴(ECR)によるメタン・水素混合プラズマを利用したイオン照射を行い,従来ドライプロセスでは困難であった異種基板上でのダイヤモンド核形成制御を可能とした。このイオン照射により単結晶W(110)表面にはWC(001)がエピタキシャル成長し,引きつづく照射によりダイヤモンド層が形成するのを確認した。この結果は,バッファ層としてNiよりも熱的安定性の高いWCをバッファ層としてダイヤモンドがヘラロエピタキシャル成長する可能性を示すものである。
エピタキシャルNi薄膜上でのダイヤモンド粒子の部分的なエピタキシャル成長
Niのエピタキシャル層を形成した表面上にダイヤモンドを形成した。表面の清浄化を水素プラズマにて行い,表面に存在するNiO層を除去した基板を使用した。ダイヤモンドの核形成密度の上昇および20%程度の粒子がC(111)11Ni(111),C<110>11Ni<110>の方位関係でエピタキシャル成長しているのが確認された。Ni表面のポランシャルが共有結合物質のエピタキシャル成長にとって有効であることが示された。しかし,Ni層が薄いとプラズマによりNiが除去されてしまう問題も指摘されている。最適なNi層の厚みの検討と核形成密度の向上が最重要課題である。

【研究分担者】
脇谷尚樹	東京工業大学	大学院・理工学研究科	助手	(Kakenデータベース)