Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

クロム酸化物 / 薄膜 / フォノン / 水素 / 拡散 / 共鳴核反応

本研究では,Cr(110)表面に膜厚を制御したCr203(0001)単結晶薄膜を作製し,その構造と物性を明らかにするとともに,薄膜中の水素の拡散係数を求め,Cr203(0001)表面と膜中での水素の動態を解明することを目的としている.
本年度は,1.走査トンネル分光装置の整備,2.赤外吸収分光によるフォノンスペクトル測定,3.走査トンネル分光による電子状態測定,4.Cr2O3(0001)への水素吸着,の4項目について研究を行った.1では,新たに走査トンネル分光装置を整備し,このためのCr(110)試料を作製した.2では,昨年度に見出した光学縦モードフォノンの詳細な温度依存性を測定し,磁気的相転移について考察した.3では,走査トンネル分光を用いて電子状態の測定を行った.膜厚が1nmまでは金属的,1nmを越えると絶縁体的になることを明らかにした.赤外吸収分光およびオージェ電子分光の結果をあわせて考察すると,膜厚1nmの時は化学組成的にCr2O3が形成されているにもかかわらず金属的な電子状態を示し,膜厚が1nm以上で絶縁体に転移すると考えられる.1nm以下では金属との近接効果により金属的振る舞いを示すものと考えられる.4.では熱脱離分光法を用いて,Cr2O3(0001)への水素吸着の実験を行った.90K以上の温度では,平坦な表面には水素は吸着しないことを明らかにした.しかしながら欠陥サイトでは解離吸着する可能性があることを見出した.

境界熱抵抗 / 界面 / 薄膜 / 反射率温度測定法 / 反射率 / 3ω法 / 熱抵抗 / フォノン

半導体素子内部の局所微小領域において発生した高密度な熱を除去するためには熱伝導により基板または素子表面まで熱を効率的に輸送し、素子表面から沸騰伝熱等により熱除去を行うことが重要となる。この場合、幾層にも積層された薄膜間を熱エネルギーが輸送されることになるが、この薄膜境界では境界近傍の原子・分子の構造および運動の特異性からバルク内のエネルギー輸送とは異なった特性を持つと考えられる。本研究では界面近傍における原子・分子の構造およびそれらの運動特性と薄膜界面でのエネルギー輸送特性を原子レベルで明らかにし、さらに薄膜製作方法や製作条件による界面近傍の構造や特性の違いを明らかにすることにより、界面でのエネルギー輸送特性の優れた集積回路を形成するための指針を確立することを目的としている。
平成11年度は、真空蒸着によりガラス、NaClおよびMgO単結晶基板上にAu、Ptの薄膜を作成し、これを通電加熱またはレーザー加熱し、薄膜表面の光反射率の温度依存性を利用することにより薄膜温度の時間変化を求める計測システムを構築した。また、3ω法を用いた簡便な反射率温度係数の較正方法を提案し、これによりAu、Ptの反射率温度係数としてそれぞれ-4.15x10^<-5>[1/K]、-3.51x10^<-5>[1/K]の値を得た。また、実験結果と1次元非定常熱伝導シミュレーション結果を比較することにより、種々の薄膜基板間の境界熱抵抗を測定し、多くの場合に10^<-8>から10^<-7>[m^2K/W]程度になることを示した。
平成12年度は、あらたに薄膜型熱電対を用いた境界熱抵抗の計測手法を提案した。また、薄膜基板界面における境界熱抵抗が、ミスマッチモデルによる熱抵抗と界面近傍における電子とフォノンの非平衡性による熱抵抗の和として記述されることを理論的に明らかにした。

【研究分担者】
鈴木祐二	東京工業大学	大学院・理工学研究科	助手	(Kakenデータベース)
中別府修	東京工業大学	大学院・理工学研究科	助教授	(Kakenデータベース)