原子層堆積法によるナノスケール制御光学薄膜の研究

原子层沉积法纳米级可控光学薄膜研究

基本信息

批准号：
01J00728
负责人：
財津慎一
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J00728/
关键词：
原子層堆積法光学薄膜酸化物レーザー損傷慣性核融合

项目摘要

本研究はナノメートルの精度で大面積にわたって超精密酸化物堆積が可能である薄膜形成法を用いて、核融合レーザーシステム用高性能光学薄膜の形成とその独自の特徴を生かした新規応用実現を目的として行った。以下に本年度得られた研究実績の概要を示す。1.原子層堆積法においては堆積物が結晶化しやすいという特徴のために、光学薄膜材料の結晶化に起因するレーザー損傷耐力の低下が問題となっていた。これを解消するために導入した独自のアイデアである結晶粒の成長を抑制するナノレイヤー周期的挿入によって、400℃の高温成膜時にける光学特性の飛躍的向上を達成した。このナノレイヤー挿入によって表面荒さが飛躍的に改善し、それに起因して生じていた散乱による光学ロスを波長400nmにおいて17%以上から1%以下へと減少させた。さらに、レーザー損傷耐力はTiO_2のみの場合(0.8J/cm^2)から約3倍(2.5J/cm^2)の向上を見せた。2.短波長で使用可能な低屈折率光学材料であるSiO_2薄膜の成膜において、新しい表面化学反応触媒〓してNH_3を導入し、SiCl_4とH_2O反応の触媒アシストによるSiO_2薄膜の室温堆積に成功した。成膜過程において生成させる塩(NH_4Cl)の抑制が本成膜過程において極めて重要であることを明らかにし、また、その生成塩の抑制は排気時間の増加によって達成されることを示した。3.複雑な3次元構造に対してもナノレベルでの堆積が可能である本成膜法の特性を生かして、核融合燃料用球ペレットへの超均一酸化物薄膜の形成を実現した。ポリスチレン製(直径600μm)の球ペレットに対して、厚さ0.5μmのTiO_2膜が均質な組成で形成できることを示した。また、干渉顕微鏡によって球表面全体に一様な成膜が達成されていることを確認した。

这项研究是使用薄膜形成方法进行的，该方法允许具有纳米精度的大面积上的超精确氧化物沉积，并旨在形成用于核融合激光系统的高性能光学薄膜，并实现利用其独特特征的新应用。以下是今年获得的研究结果的概述。 1。由于原子层沉积的特征，由光学薄膜材料结晶引起的激光损伤的恶化已成为一个问题。引入了这种独特的想法来解决此问题，这是纳米层的周期性插入以抑制晶体的生长，并在400°C下高温膜形成期间显着改善了光学特性。这种纳米层插入大大改善了表面粗糙度，在400 nm的波长下，散射引起的光损失从17％或1％降低到1％。此外，激光损伤阻力大约是单独使用TIO_2的三倍（0.8J/cm^2）。 2。在形成SIO_2薄膜时，可用于短波长的低折射率光学材料，使用新的表面化学反应催化剂引入NH_3，SIO_2薄膜在室温下成功地沉积了SICL_4和H_2O反应。已经揭示了在膜形成过程中产生的盐（NH_4CL）在膜形成过程中非常重要的抑制，并且通过增加排气时间来实现产生的盐的抑制。 3.利用该膜沉积法的特性，即使对于复杂的3D结构，它也可以进行纳米级沉积，我们已经意识到在球体颗粒上形成了超均匀的氧化物薄膜以用于核融合燃料。已经表明，可以用聚苯乙烯（直径为600μm）的均匀成分形成0.5μm厚的TiO_2膜。还证实，使用干扰显微镜在整个球体表面实现了均匀的膜形成。