Ir基及びRu基薄膜金属ガラスの探査と物性値調査

Ir基和Ru基薄膜金属玻璃物理性能的探索与研究

• 批准号: 17760561
• 负责人: 櫻井 淳平
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760561/
• 关键词: 金属ガラス; コンビナトリアルマテリアル; アモルファス; MEMS・NEMS; 金型材料; MEMS; 薄膜金属ガラス

本年度は,前年度で得たRu-Zr-Al薄膜金属ガラスの知見を基に,Ru-Zr-X (X=Fe, Si, Co, Mo)合金系でコンビナトリアルアークプラズマ蒸着法による,金属ガラスの探査を行った.その結果,Si, Fe, Co添加では非晶質領域は拡大したが,金属ガラスを見出すことはできなかったが,Ru-Zr-Moで金属ガラスになる組成を発見した.上記の研究から,Ru-Zr系非晶質合金薄膜は973K以上の結晶化温度を示すため,高温材料として期待できる.そこで,Ru-Zr系非晶質合金薄膜のガラス金型及びSiナノデバイスのメタルゲートへの応用について検討した.ガラスレンズ用金型材料の検討のため,Ru-Zr-Al及びRu-Zr-Mo非晶質合金薄膜について,溶融ガラスとの融着性及び被削性について評価を行った.その結果,いずれの試料も溶融ガラスとの融着性は乏しかった.しかし,被削性はよくなかった.BNC切削ツールでは,切削することはできたが,ダイヤモンドツールで加工を行うと,工具の磨耗が著しかった.これは,RuがFeと同じ族に属するため,Feと同様に,Ru中にダイヤモンドの炭素が拡散したためと考えられる.Ru-Zr系非晶質合金薄膜のガラスレンズ金型への応用は,材料の被削性及び切削技術の改良が必要である.Siナノデバイスのメタルゲート材料は,内部組織によらず,仕事関数が高く,ばらつきが少ないことが望まれる.また,デバイスの製作過程でブラッシングを行うため,結晶化温度が高いRu-Zr系非晶質合金薄膜が有力な候補材料として期待できる.そこで,Ru-Zr-Al非晶質合金薄膜について,仕事関数の組成依存性を調べた.その結果,非晶質領域で,組成の変化に伴い,4.8〜3.5eVの範囲で高い仕事関数を示した,以上の結果から,Ru-Zr-Al非晶質合金薄膜は,Siナノデバイスのメタルゲート材料として期待できる.

今年，基于前一年获得的Ru-Zr-Al薄膜金属玻璃的知识，我们将通过组合电弧开发Ru-Zr-X（X=Fe、Si、Co、Mo）合金系金属玻璃等离子沉积法的结果表明，Si、Fe、虽然非晶区随着Co的添加而扩大，但我们无法找到金属玻璃，但我们发现了与Ru-Zr-Mo形成金属玻璃的成分。从上述研究中，我们发现Ru-Zr非晶态合金很薄。由于Ru-Zr基非晶合金薄膜的结晶温度高达973 K或更高，因此，我们研究了Ru-Zr基非晶合金薄膜在Si纳米器件的玻璃模具和金属栅极中的应用。为了研究透镜的模具材料，我们评估了Ru-Zr-Al和Ru-Zr-Mo非晶合金薄膜对熔融玻璃的粘附性和切削加工性。样品也是熔融玻璃。然而，用 BNC 刀具进行切削加工时，切削性能较差，但用金刚石刀具进行切削加工时，刀具磨损严重。由于它与Fe属于同一族，这被认为是由于金刚石碳扩散到Ru中，与Fe类似。Ru-Zr非晶合金薄膜在玻璃透镜模具中的应用是由于其可加工性还需要改进硅纳米器件的金属栅极材料，无论其内部结构如何，并且具有高功函数且变化很小。具有高结晶温度的Ru-Zr基非晶合金薄膜有望成为有前途的候选材料。因此，我们研究了Ru-Zr-Al非晶合金薄膜的功函数的成分依赖性。结果，非晶区上述结果表明Ru-Zr-Al非晶合金薄膜有望作为Si纳米器件的金属栅极材料。

项目成果

Searching for novel Ru-based thin film metallic glass by combinatorial arc plasma deposition

• DOI: 10.1143/jjap.46.1590
• 发表时间: 2007-04-01
• 期刊: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS BRIEF COMMUNICATIONS & REVIEW PAPERS
• 作者: Sakurai, Junpei;Hata, Seiichi;Shimokohbe, Akira
• 通讯作者: Shimokohbe, Akira

Searching for Ru-based Amorphous Thin Film and Thin Film Metallic Glass with Combinatorial Arc Plasma Deposition

用组合电弧等离子体沉积寻找钌基非晶薄膜和薄膜金属玻璃

• 发表时间: 2006
• 期刊: Book of Abstracts in 4th International Workshop on Combinatorial Materials Science ＆ Technology
• 作者: Junpei Sakurai;Seiichi Hata;Ryusuke Yamauchi;Akira Shimokohbe
• 通讯作者: Akira Shimokohbe

Mo系耐熱アモルファス合金

钼基耐热非晶合金

• 发表时间: 2005

The Search for Novel Amorphous Thin Films using Combinatorial Arc Plasma Deposition

使用组合电弧等离子体沉积寻找新型非晶薄膜

• 发表时间: 2006
• 期刊: Book of Abstracts in 4th International Workshop on Combinatorial Materials Science ＆ Technology
• 作者: Seiichi Hata;Ryusuke Yamauchi;Junpei Sakurai;Akira Shimokohbe
• 通讯作者: Akira Shimokohbe

Ru系アモルファス合金および光学素子成型用金型

Ru基非晶合金及光学元件成型用模具

• 发表时间: 2005