レーザドロプレットエピタクシ法による高品質電子材料薄膜の作製

Material type: 文書・図像類

Author: 森本, 章治ほか

Publisher: 金沢大学工学部

Publication date: 2000-03-01

Material Format: Digital

Capacity, size, etc.: -

NDC: -

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Note (General)：: レーザアブレーション(PLA)法の特徴として堆積粒子にクラスタやミクロンサイズのdroplet(液滴状粒子)を含んでいる事が挙げられる。PLA法では一般的にdropletの生成を抑制しなければいけないとされてきた。しかし、本研究ではdropletを逆に積極的に生成し、本来気相プロセスであるPLA薄膜...

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Material Type: 文書・図像類
Title: レーザドロプレットエピタクシ法による高品質電子材料薄膜の作製
Author/Editor: 森本, 章治
Morimoto, Akiharu
Author Heading: 森本, 章治
Morimoto, Akiharu
Publication, Distribution, etc.: 金沢大学工学部
Publication Date: 2000-03-01
Publication Date (W3CDTF): 2000-03-01
Alternative Title: Preparation of high-quality electronic thin films by laser droplet epitaxy
Periodical title: 平成11(1999)年度科学研究費補助金基盤研究(B) 研究成果報告書 = 1999 Fiscal Year Final Research Report
No. or year of volume/issue: 1998-1999
Volume: 1998-1999
Pages: 9p.-
Text Language Code: jpn
Subject Heading: パルスレーザアブレーション
パルスレーザ堆積
レーザドロプレットエピタクシ
YAGレーザ
ゲルマニウム
シリコン
イットリウム鉄ガーネット
ガドリニウム・ガリウム・ガーネット
PULSED LASER ABLATION
PULSED LASER DEPOSITION
LASER DROPLET EPITAXY
YAG LASER
GERMANIUM
SILICON
YTTRIUM IRON GARNET
GADOLINIUM GALLIUM GARNET
Target Audience: 一般
Note (General): レーザアブレーション(PLA)法の特徴として堆積粒子にクラスタやミクロンサイズのdroplet(液滴状粒子)を含んでいる事が挙げられる。PLA法では一般的にdropletの生成を抑制しなければいけないとされてきた。しかし、本研究ではdropletを逆に積極的に生成し、本来気相プロセスであるPLA薄膜堆積法で液相エピタクシ(LPE)法のような結晶成長を試みたものである。なお、LPE法は堆積速度が早く、欠陥の少ない良好な結晶性の薄膜成長が可能であることが知られている。以降、Dropletを用いた本手法をLaser Droplet Epitaxy(LDE)法と呼ぶことにする。 LDE成長に最適な材料として最初にGeを選定した。これは組成ずれの心配がなく融点も低く、応用上も重要であるからである。Nd^<3+>:YAGレーザの第2高調波を用いてGe薄膜の堆積を室温で堆積を行い、大量のdropletが基板上で生成されることを確認した。そこで、600℃にまで基板温度を上げてSi基板に堆積を行ったところ、面垂直方向のみならず、面内配向も基板結晶方位にそろってGe薄膜がエピタクシャルに成長していることが確認された。この結果は、GeのLDE成長に成功したことを示すものである。次に、マイクロ波帯で静磁波デバイスへの応用が期待されているフェリ磁性ガーネットYttrium Iron Garnet(YIG)薄膜の作製を行った。Nd^<3+>:YAGの第2高調波を用いて作製条件を最適化し、(111)GGG基板上で優先的に[111]配向したYIG薄膜を得ることができた。面内配向もそろった完全なエピタキシャル膜ではないが、かなり良好な結晶性であることがわかった。また、マイクロ波帯での伝搬損失の指標となる磁気共鳴(FMR)幅【right filled triangle】H=7.5Oeを有することが確認された。この値は、1Oe以下の値が報告されているLPE膜には及ばないが、気相法で作製された薄膜の中では良好なものである。
Pulsed laser ablation (PLA) is known to have quite unique features in deposition process, I.e., the depositing particles consist of atomic species, clusters, and molten droplets with micron size. The aim of this study is to investigate the fabrication process of thin-film depositions by PLA using the molten droplets. In PLA process, it has been believed that droplets must be eliminated. Liquid phase epitaxy (LPE) is equilibrium process, while vapor phase epitaxy (VPE) is non-equilibrium process. In order to grow a high quality film with a low defect density, crystal growth by PLA using large number of molten droplets will be an attractive technique that allows LPE-like crystal growth using VPE-like vacuum system.First, germanium (Ge) was employed for this study. The second harmonic of YAG laser (532 nm) was employed for producing Ge droplets efficiently. Ge film prepared at room temperature was found to have a large number of solidified droplets on the substrate. As the substrate temperature was elevated up to 600 ℃ , Ge film was formed as island structure on (100)Si substrates. The x-ray pole figure measurement revealed that Ge film showed growth of Ge crystal aligned in plane as well as out of plane in a manner of cube-on-cube.Yttrium Iron Garnet (YIG) was the second target for this study. YIG is known to be a excellent material for microwave applications. YIG films were grown by PLA on (111)GGG substrates using the YAG laser. Highly oriented YIG crystal were grown on the (111)GGG substrate heated at 860 ℃ by PLA using a large number of molten droplets, suggesting an LPE-like growth. This YIG films shows a small ferromagnetic resonance linewidth of 7.5 Oe. This value is quite small for films prepared by vapor-phase epitaxy techniques.
研究課題/領域番号:10450006, 研究期間(年度):1998–1999
出典：「レーザドロプレットエピタクシ法による高品質電子材料薄膜の作製」研究成果報告書　課題番号10450006(KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)　　　本文データは著者版報告書より作成
DOI: 10.24517/00034837
Access Restrictions: 限定公開
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Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
https://irdb.nii.ac.jp
Original Data Provider (Database): 金沢大学 : 金沢大学学術情報リポジトリKURA