Understanding the synthesis and electronic behavior of beta tungsten thin film materials

了解β钨薄膜材料的合成和电子行为

基本信息

批准号：
20H02638
负责人：
Lee HeunTae
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

令和4年度の研究実績は下記のとおりである。1) レーザー誘起蛍光法計測システムを構築した。この方法を用いてアルゴン(Ar)の圧力がタングステン(W)中性粒子の速度分布に及ぼす影響を調査した。その結果、Ar圧力が減少すると熱的W粒子と高速W粒子の割合が減少することが分かった。Ar圧力が減少するとα-Wからβ-Wに結晶構造が変化することから、W中性粒子の速度分布が構造に及ぼす影響を明らかにした。W中性粒子の挙動をモデリングするため、W源であるWターゲットの表面結晶方位がスパッタリング率に及ぼす影響をより詳しく調べた。また、機械学習によるWスパッタリング率の角度依存性の予測も評価した。2)巨大なスピンホール効果が予想されているA15構造を持つW-タンタル薄膜(W3Ta)の成膜にチャレンジした。様々な成膜条件で薄膜を合成し、結晶構造とTa/Wの組成率を評価した。その結果Ta/Wの組成率が0.02以上増加すると、A15構造からbcc構造に変化することが分かった。3) 昨年度第一原理計算を用いて、β-Wよりα-Wの方が水素不純物の結合エネルギーが高いことを明らかにした。これを受けて、まずα-W中の欠陥と水素の相互作用を実験的に調べた。純Wの結晶粒と粒界分布が水素の吸増量に及ぼす影響が弱いことを明らかにした。また、巨大なスピンホール効果が予想されていW-レニウム(Re)合金中のReと水素の相互作用を明らかにするため、W-Re合金の水素吸増量も評価した。温度が600 K以下の領域ではW-Reと純Wの吸増量が良く一致したことから、Reと水素の相互作用は弱いと考えられた。4) 薄膜の残力により生じる塑性変形損傷 (亀裂等) を評価するため、機械学習を用いてW中の亀裂発生に起因するアコースティックエミッション信号の分類を行った。その結果、亀裂が発生する位置（中心と周辺）を分類することができた。

2020财年的研究结果如下。 1)构建了激光诱导荧光测量系统。该方法用于研究氩气（Ar）压力对钨（W）中性粒子速度分布的影响。结果发现，随着Ar压力的降低，热W粒子和高速W粒子的比例降低。由于当Ar压力降低时晶体结构从α-W转变为β-W，因此我们阐明了W中性粒子的速度分布对结构的影响。为了模拟钨中性粒子的行为，我们更详细地研究了钨靶（即钨源）的表面晶体取向对溅射速率的影响。我们还使用机器学习评估了 W 溅射速率的角度依赖性预测。 2）我们尝试形成具有A15结构的W-钽薄膜（W3Ta），预计其具有巨大的自旋霍尔效应。在不同沉积条件下合成薄膜，并评估晶体结构和Ta/W组成比。结果发现，当Ta/W组成比增加0.02以上时，A15结构转变为bcc结构。 3）去年，通过第一性原理计算，我们发现α-W中氢杂质的结合能高于β-W中的氢杂质的结合能。针对这一点，我们首先通过实验研究了α-W中缺陷与氢之间的相互作用。结果表明，纯W的晶粒和晶界分布对氢吸附量的影响微弱。此外，为了阐明W-铼（Re）合金中Re和氢之间的相互作用，预计会产生巨大的自旋霍尔效应，我们还评估了W-铼（Re）合金中氢的吸附量。在低于 600 K 的温度下，W-Re 和纯 W 的吸附量非常一致，表明 Re 与氢之间的相互作用较弱。 4）为了评估薄膜中残余力引起的塑性变形损伤（裂纹等），我们利用机器学习对W中裂纹引起的声发射信号进行分类。结果，我们能够对裂纹发生的位置（中心和外围）进行分类。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

機械学習によるスパッタリング率の角度依存性の予測

通过机器学习预测溅射速率的角度依赖性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
齋藤佑真;南英俊;湯原拓也;菊隆太;桑野玄気;柏木隆成;辻本学;門脇和男;小野耀斗,伊庭野健造,上田良夫,リハンテ
通讯作者：
小野耀斗,伊庭野健造,上田良夫,リハンテ

β-W薄膜の結晶構造に対する成膜基板温度および Wターゲット距離の影響

沉积衬底温度和W靶距对β-W薄膜晶体结构的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
山中智貴;H.T. Lee;伊庭野健造 ;上田良夫
通讯作者：
上田良夫

タングステンスパッタリング率の結晶方位依存性

钨溅射速率的晶体取向依赖性

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
横尾尚典;田部亜季;中木戸誠;長門石曉;カアベイロホセ;吉田瑶子;池田洋一郎;南学正臣;津本浩平;五十嵐　龍治;鈴木雅也，Lee Heun Tae，上田良夫，伊庭野健造，松田直也，瀧田朋広，中林誠治
通讯作者：
鈴木雅也，Lee Heun Tae，上田良夫，伊庭野健造，松田直也，瀧田朋広，中林誠治

プロセスパラメータのβ-W成膜への影響

工艺参数对β-W沉积的影响