JPH05179429A - レーザアブレーション法を用いた複合系材料薄膜の製造方法 - Google Patents
レーザアブレーション法を用いた複合系材料薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH05179429A JPH05179429A JP36058091A JP36058091A JPH05179429A JP H05179429 A JPH05179429 A JP H05179429A JP 36058091 A JP36058091 A JP 36058091A JP 36058091 A JP36058091 A JP 36058091A JP H05179429 A JPH05179429 A JP H05179429A
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- JP
- Japan
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- thin film
- composite material
- metal
- laser ablation
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザアブレーション法により、微粒子のな
い表面平滑で良質な複合系材料薄膜を作成する。 【構成】 レーザアブレーション法で作成する複合系材
料の二種類以上を合金化した、例えばＫ0.3Ｃｕ0.7合金
などによるターゲットＴを使用し、成膜を行う。合金タ
ーゲットＴを用いることにより、従来セラミックスター
ゲットを用いたときの膜中への微粒子の混入が避けら
れ、表面平滑で良質な薄膜を作成可能となる。更にアル
カリ金属やアルカリ土類金属のような反応性の高い材料
においても合金化することにより再現性良く薄膜作成す
ることが可能となる。
い表面平滑で良質な複合系材料薄膜を作成する。 【構成】 レーザアブレーション法で作成する複合系材
料の二種類以上を合金化した、例えばＫ0.3Ｃｕ0.7合金
などによるターゲットＴを使用し、成膜を行う。合金タ
ーゲットＴを用いることにより、従来セラミックスター
ゲットを用いたときの膜中への微粒子の混入が避けら
れ、表面平滑で良質な薄膜を作成可能となる。更にアル
カリ金属やアルカリ土類金属のような反応性の高い材料
においても合金化することにより再現性良く薄膜作成す
ることが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複合系材料薄膜を製造
する方法に関する。
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複合系材料薄膜は、従来より主にスパッ
タリング法，蒸着法で製造されてきたが、酸化物高温超
伝導体が発見されて以来、簡易性，再現性の良さ等によ
り、レーザアブレーション法が成膜手法として注目さ
れ、多数の報告がなされている。
タリング法，蒸着法で製造されてきたが、酸化物高温超
伝導体が発見されて以来、簡易性，再現性の良さ等によ
り、レーザアブレーション法が成膜手法として注目さ
れ、多数の報告がなされている。
【０００３】レーザアブレーション法は、パルスレーザ
光をターゲット上に焦光し、ターゲット物質を加熱，蒸
発させる手法であり、加熱手法としてクリーンであり、
また外部から導入したパルスレーザ光を用いるため、超
高真空から低真空まで同一の装置で足り、レーザ光の吸
収のない雰囲気である限り、雰囲気ガスを自由に選べる
という利点がある。また多成分系材料の成膜においても
ターゲットとほぼ同一組成の薄膜が形成できるという利
点もある。
光をターゲット上に焦光し、ターゲット物質を加熱，蒸
発させる手法であり、加熱手法としてクリーンであり、
また外部から導入したパルスレーザ光を用いるため、超
高真空から低真空まで同一の装置で足り、レーザ光の吸
収のない雰囲気である限り、雰囲気ガスを自由に選べる
という利点がある。また多成分系材料の成膜においても
ターゲットとほぼ同一組成の薄膜が形成できるという利
点もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、例えばアプ
ライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）ｖｏｌ．５５，Ｎｏ．
２３，ｐｐ．２４５０〜２４５２に述べられているよう
に、パルスレーザ蒸着法で作成した膜中には、直径１μ
ｍ程度の微粒子が存在し、それを取り除くことが困難で
あると報告されている。
ライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）ｖｏｌ．５５，Ｎｏ．
２３，ｐｐ．２４５０〜２４５２に述べられているよう
に、パルスレーザ蒸着法で作成した膜中には、直径１μ
ｍ程度の微粒子が存在し、それを取り除くことが困難で
あると報告されている。
【０００５】従来、レーザアブレーション法で複合系材
料薄膜を作成する場合に、蒸発源としてのターゲット
は、セラミックスを用いて検討が行われていた。しか
し、この手法では、膜中には直径１μｍ程度の微粒子が
存在し、電子デバイス用基板としての応用に問題があっ
た。
料薄膜を作成する場合に、蒸発源としてのターゲット
は、セラミックスを用いて検討が行われていた。しか
し、この手法では、膜中には直径１μｍ程度の微粒子が
存在し、電子デバイス用基板としての応用に問題があっ
た。
【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決するもので、構成元素の内、反応性の高いアルカリ
金属，アルカリ土類金属を含んでいても可能なレーザア
ブレーション法により微粒子のない表面平滑な複合系材
料薄膜の作成を行うレーザアブレーション法を用いた複
合系材料薄膜の製造方法を提供することにある。
解決するもので、構成元素の内、反応性の高いアルカリ
金属，アルカリ土類金属を含んでいても可能なレーザア
ブレーション法により微粒子のない表面平滑な複合系材
料薄膜の作成を行うレーザアブレーション法を用いた複
合系材料薄膜の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるレーザアブレーション法を用いた複合
系材料薄膜の製造方法においては、パルスレーザ光をタ
ーゲット上に集光し、ターゲット物質を蒸発させて基板
に複合系材料薄膜を堆積させるレーザアブレーション法
を用いた複合系材料薄膜の製造方法であって、ターゲッ
トとして合金を用いるものである。
め、本発明によるレーザアブレーション法を用いた複合
系材料薄膜の製造方法においては、パルスレーザ光をタ
ーゲット上に集光し、ターゲット物質を蒸発させて基板
に複合系材料薄膜を堆積させるレーザアブレーション法
を用いた複合系材料薄膜の製造方法であって、ターゲッ
トとして合金を用いるものである。
【０００８】また、前記複合系材料の構成元素の内、少
なくとも一つは、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金
属を含む化合物である。
なくとも一つは、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金
属を含む化合物である。
【０００９】
【作用】レーザアブレーション法により作成した薄膜中
の微粒子密度は、ターゲットの焼結密度に依存し、ター
ゲットの焼結密度が高いほど微粒子密度が低くなること
が、例えばアプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）ｖｏ
ｌ．５９，Ｎｏ．１１，ｐｐ．１３０２〜１３０４で報
告されている。
の微粒子密度は、ターゲットの焼結密度に依存し、ター
ゲットの焼結密度が高いほど微粒子密度が低くなること
が、例えばアプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）ｖｏ
ｌ．５９，Ｎｏ．１１，ｐｐ．１３０２〜１３０４で報
告されている。
【００１０】レーザアブレーション法は、アプライド・
オプティクス（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ）ｖｏ
ｌ．２４，Ｎｏ．２０，ｐｐ．３３４３〜３３４７ に
述べられているように、パルス・レーザ光を極めて短い
パルス幅の時間だけ照射することでターゲット表面近傍
を急加熱，急冷却することにより、ターゲットを昇化，
蒸発させる手法である。
オプティクス（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ）ｖｏ
ｌ．２４，Ｎｏ．２０，ｐｐ．３３４３〜３３４７ に
述べられているように、パルス・レーザ光を極めて短い
パルス幅の時間だけ照射することでターゲット表面近傍
を急加熱，急冷却することにより、ターゲットを昇化，
蒸発させる手法である。
【００１１】本発明者は、種々の実験結果からセラミッ
クスターゲット中に含まれるポアの加熱による急激な体
積膨張、並びにセラミックスターゲットの熱伝導の悪さ
からくるレーザビームによる局所的急過熱等により生成
されることを見い出し、本発明に至った。
クスターゲット中に含まれるポアの加熱による急激な体
積膨張、並びにセラミックスターゲットの熱伝導の悪さ
からくるレーザビームによる局所的急過熱等により生成
されることを見い出し、本発明に至った。
【００１２】即ち、金属ターゲットを用いることによ
り、ターゲット中のポアを１００％消失することを可能
とし、また熱伝導性も改善されたため、ターゲットの局
部的急過熱も避けることができ、微粒子の発生のないレ
ーザアブレーション法による複合系材料薄膜の製造方法
を完成するに至った。更に、複合系材料の構成元素がア
ルカリ金属、あるいはアルカリ土類金属のような反応性
の高い元素においても、合金化することによりその反応
性を抑えることが可能となった。
り、ターゲット中のポアを１００％消失することを可能
とし、また熱伝導性も改善されたため、ターゲットの局
部的急過熱も避けることができ、微粒子の発生のないレ
ーザアブレーション法による複合系材料薄膜の製造方法
を完成するに至った。更に、複合系材料の構成元素がア
ルカリ金属、あるいはアルカリ土類金属のような反応性
の高い元素においても、合金化することによりその反応
性を抑えることが可能となった。
【００１３】
【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明す
る。
る。
【００１４】（実施例１）図１は、本発明の実施例を示
すターゲットの構成図を示す。図において、ターゲット
Ｔに、それぞれ扇型のＢｉ金属１，Ｋ0.3Ｃｕ0.7合金２
を面積比として７：１０になるように組合せて円形に配
列した。そのターゲットＴを用いて真空槽内でエキシマ
レーザからのパルスレーザ光を照射して基板温度４００
℃，酸素分圧１×１０-1（Ｔｏｒｒ）雰囲気中で膜厚
０．２μｍの薄膜を作成した。
すターゲットの構成図を示す。図において、ターゲット
Ｔに、それぞれ扇型のＢｉ金属１，Ｋ0.3Ｃｕ0.7合金２
を面積比として７：１０になるように組合せて円形に配
列した。そのターゲットＴを用いて真空槽内でエキシマ
レーザからのパルスレーザ光を照射して基板温度４００
℃，酸素分圧１×１０-1（Ｔｏｒｒ）雰囲気中で膜厚
０．２μｍの薄膜を作成した。
【００１５】得られた薄膜は、ペロブスカイト型結晶構
造を有する酸化物超伝導化合物層であり、走査型電子顕
微鏡による表面観察から微粒子のない平滑な薄膜である
ことが確認された。また、この薄膜の抵抗率の温度変化
を測定したところ、バルクと同様な３０Ｋを示す良好な
薄膜であることが判明した。
造を有する酸化物超伝導化合物層であり、走査型電子顕
微鏡による表面観察から微粒子のない平滑な薄膜である
ことが確認された。また、この薄膜の抵抗率の温度変化
を測定したところ、バルクと同様な３０Ｋを示す良好な
薄膜であることが判明した。
【００１６】（実施例２）図２は、本発明の他の実施例
を示すターゲットの構成図を示す。図において、Ｋ−Ｌ
ｉ−Ｎｂ合金３をターゲットＴとして用いた。このター
ゲットＴを用いて真空槽内でエキシマレーザからのパル
スレーザ光を照射し、基板温度５００℃，酸素分圧１×
１０-1（Ｔｏｒｒ）雰囲気中で膜厚０．２μｍの薄膜を
作成した。
を示すターゲットの構成図を示す。図において、Ｋ−Ｌ
ｉ−Ｎｂ合金３をターゲットＴとして用いた。このター
ゲットＴを用いて真空槽内でエキシマレーザからのパル
スレーザ光を照射し、基板温度５００℃，酸素分圧１×
１０-1（Ｔｏｒｒ）雰囲気中で膜厚０．２μｍの薄膜を
作成した。
【００１７】得られた薄膜は、走査型電子顕微鏡による
表面観察から微粒子のない平滑な薄膜であることが確認
された。薄膜の組成はＥＰＭＡによって分析したとこ
ろ、Ｋ3Ｌｉ2Ｎｂ5Ｏ15であった。この薄膜は、誘電率
Ｅ＝ε３５０Ｆ／ｍ，６３２８Åでの屈折率ｎ0＝２．
２８であり、単結晶材料と同等な値を示し、光変調器と
しての性能を備えた良質な薄膜であることが判明した。
表面観察から微粒子のない平滑な薄膜であることが確認
された。薄膜の組成はＥＰＭＡによって分析したとこ
ろ、Ｋ3Ｌｉ2Ｎｂ5Ｏ15であった。この薄膜は、誘電率
Ｅ＝ε３５０Ｆ／ｍ，６３２８Åでの屈折率ｎ0＝２．
２８であり、単結晶材料と同等な値を示し、光変調器と
しての性能を備えた良質な薄膜であることが判明した。
【００１８】（実施例３）実施例２において、Ｋ−Ｌｉ
−Ｎｂ合金の代わりにＬｉ−Ｎｂ合金をターゲットとし
て用いた。これを用いて真空槽内でエキシマレーザ光を
照射して基板温度５００℃，酸素分圧４×１０-2（Ｔｏ
ｒｒ）雰囲気中で膜厚０．２μｍの薄膜を作成した。
−Ｎｂ合金の代わりにＬｉ−Ｎｂ合金をターゲットとし
て用いた。これを用いて真空槽内でエキシマレーザ光を
照射して基板温度５００℃，酸素分圧４×１０-2（Ｔｏ
ｒｒ）雰囲気中で膜厚０．２μｍの薄膜を作成した。
【００１９】得られた薄膜は、走査型電子顕微鏡による
表面観察から微粒子のない平滑な薄膜であることが確認
された。薄膜の組成は、ＥＰＭＡによって分析したとこ
ろ、ＬｉＮｂＯ3であった。この薄膜は、屈折率ｎ0＝
２．２５，６３２８Åでの光の伝搬損が６ｄＢ／ｃｍで
あり、光導波路としての性能を備えた良質な薄膜である
ことが判明した。
表面観察から微粒子のない平滑な薄膜であることが確認
された。薄膜の組成は、ＥＰＭＡによって分析したとこ
ろ、ＬｉＮｂＯ3であった。この薄膜は、屈折率ｎ0＝
２．２５，６３２８Åでの光の伝搬損が６ｄＢ／ｃｍで
あり、光導波路としての性能を備えた良質な薄膜である
ことが判明した。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、微粒子の
ない表面平滑で良質な複合系材料薄膜を形成することが
可能となり、かつアルカリ金属，アルカリ土類金属のよ
うな反応性の高い材料においても制御が容易となり、光
変調路，光導波路，その他の用途としてまた、ペロブス
カイト型結晶構造を有する酸化物超伝導化合物層の形成
に利用でき、本発明の工業的価値は大きい。
ない表面平滑で良質な複合系材料薄膜を形成することが
可能となり、かつアルカリ金属，アルカリ土類金属のよ
うな反応性の高い材料においても制御が容易となり、光
変調路，光導波路，その他の用途としてまた、ペロブス
カイト型結晶構造を有する酸化物超伝導化合物層の形成
に利用でき、本発明の工業的価値は大きい。
【図１】本発明の一実施例を示すターゲットの正面図で
ある。
ある。
【図２】他の実施例を示すターゲットの正面図である。
１ Ｂｉ金属 ２ Ｋ0.3Ｃｕ0.7合金 ３ Ｋ3Ｌｉ2Ｎｂ5合金 Ｔ ターゲット
Claims (2)
- 【請求項１】 パルスレーザ光をターゲット上に集光
し、ターゲット物質を蒸発させて基板に複合系材料薄膜
を堆積させるレーザアブレーション法を用いた複合系材
料薄膜の製造方法であって、 ターゲットとして合金を用いることを特徴とするレーザ
アブレーション法による複合系材料薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記複合系材料の構成元素の内、少なく
とも一つは、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属を
含む化合物であることを特徴とする請求項１に記載のレ
ーザアブレーション法を用いた複合系材料薄膜の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36058091A JPH05179429A (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | レーザアブレーション法を用いた複合系材料薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36058091A JPH05179429A (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | レーザアブレーション法を用いた複合系材料薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05179429A true JPH05179429A (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=18470021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36058091A Pending JPH05179429A (ja) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | レーザアブレーション法を用いた複合系材料薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05179429A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101502449B1 (ko) * | 2012-11-22 | 2015-03-13 | 한국과학기술연구원 | 분할 타겟 펄스 레이저 증착 장치 및 이를 이용한 초박막 다층구조 증착 방법 |
-
1991
- 1991-12-28 JP JP36058091A patent/JPH05179429A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101502449B1 (ko) * | 2012-11-22 | 2015-03-13 | 한국과학기술연구원 | 분할 타겟 펄스 레이저 증착 장치 및 이를 이용한 초박막 다층구조 증착 방법 |
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