Development of a thin film growth circulation-cycle-system using selective elemental ion beam

使用选择性元素离子束开发薄膜生长循环系统

• 批准号: 21K04885
• 负责人: 野島 雅
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04885/
• 关键词: 質量分離; 静電噴霧; 薄膜形成; 電界スプレーイオン化; マテリアルインフォマティクス; 集束イオンビーム

本研究は溶液金属イオン源を真空中静電噴霧イオン（V-ESI）化によってイオンビームを形成し、REF-MSによって特定の元素のみを堆積：ESDする。これによって、元素レシピを実空間に繰り返し再現することのできる循環サイクル型薄膜形成技術の構築を目指す。溶液金属イオンビームのV-ESI条件の検討を行っている。V-ESI条件下における高電圧印可条件における応力変化に関して検討を行った。走査型電子顕微鏡内にて、V-ESI条件で想定される応力を印加し、材料の破断に至るまでの応力曲線を得た。得られた応力曲線から、V-ESI条件に最適なエミッタの材質・形状を見積もった。V-ESI溶媒は、エチレングリコール系および2-(2-butoxyethoxy) ethanol (DEGBE)の溶液特性を検討した。Co溶液に関しては、0, 0.05 M, 0.1 M溶液を調整し、V-ESIより発生するイオンビームの集束特性および質量分離特性を検討した。溶液の濃度によって、イオンビーム強度の変異が確認された。質量イメージを行う際のMCP電源回路の開発を行った。MCPゲインを獲得しつつ、安定してイメージを取得することを目的とすることを主目的とした。これまで、電位を重畳させる形でMCP前面・後面に電位を印可していたが、開発ではパラレルにイオン入射側に最大プラス2.5 kV・出力側にマイナス1.5 kV出力する電源を開発した。また、質量分離条件においては、光軸上にハサミ型のスリットを設置することで回転電場内における軌道分離の検討をした。シミュレーションにおいては、m/Z=20-28において周波数固定条件においてスリットの光学条件の差異が認められた。従って、今後に光学条件を再検討することによって質量分離条件を格段に向上できる可能性がある。

在这项研究中，通过将溶液金属离子源转换为真空静电喷雾电离 (V-ESI) 来形成离子束，并使用 REF-MS: ESD 仅沉积特定元素。通过这一点，我们的目标是创造一种循环式薄膜形成技术，可以在现实空间中重复再现元素配方。我们正在研究溶液金属离子束的 V-ESI 条件。我们研究了 V-ESI 条件下高压应用条件下的应力变化。在扫描电子显微镜中，施加V-ESI条件下预期的应力，并获得直到材料断裂的应力曲线。根据获得的应力曲线，我们估计了最适合 V-ESI 条件的发射器材料和形状。我们研究了乙二醇和 2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇 (DEGBE) 作为 V-ESI 溶剂的溶液性质。对于Co溶液，我们制备了0、0.05M和0.1M溶液，并检查了V-ESI产生的离子束的聚焦特性和质量分离特性。证实了离子束强度随溶液浓度的变化。我们开发了用于大规模成像的 MCP 电源电路。主要目的是在获得MCP增益的同时获得稳定的图像。到目前为止，电位以叠加的方式施加到MCP的前表面和后表面，但我们开发了一种并联电源，离子入射侧最大输出+2.5 kV，离子入射侧最大输出-1.5 kV。 kV 输出侧。此外，在质量分离条件下，通过在光轴上安装剪刀形狭缝来研究旋转电场中的轨道分离。在模拟中，在m/Z=20-28的固定频率条件下观察到狭缝光学条件的差异。因此，未来通过重新检查光学条件，可能可以显着改善质量分离条件。

项目成果

研究ブログ

研究博客

Review of Mass selected ion beam by two rotating electric fields- mass separation technique

两旋转电场质量选择离子束-质量分离技术综述

• 发表时间: 2023
• 期刊: Review of Scientific Instruments
• 影响因子: 1.6
• 作者: Yugen Chen;Fumitaka Ishiwari;Tomoya Fukui;Takashi Kajitani;Takanori Fukushima;Masashi Nojima
• 通讯作者: Masashi Nojima

溶液金属イオンビームの開発

溶液金属离子束的开发

• 发表时间: 2021
• 作者: 山田 友里;越地 福朗;安田 洋司;山田 勝実;内田 孝幸;野島 雅
• 通讯作者: 野島 雅

Development of Mass-controlled Ion Beam through a Vacuum Electrospray Method

通过真空电喷雾方法开发质量控制离子束

• DOI: 10.1380/ejssnt.2022-027
• 发表时间: 2022
• 期刊: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology
• 影响因子: 0.7
• 作者: 出口 碧惟;林 都隆;安 東秀;Y. Fujimoto;Masashi Nojima
• 通讯作者: Masashi Nojima

The dynamics of tensile stress via the dimensions of electron microscope

通过电子显微镜的尺寸观察拉应力的动态

• 发表时间: 2022
• 作者: R. Tsukamoto;K. Ikuta;T. Yokota;S. Yamakawa;H. Kato;T. Makino;D. Takeuchi;and S. Shoji;Masashi Nojima
• 通讯作者: Masashi Nojima