イオン液体を介したイオン性固体結晶の真空製膜法の開発

离子液体真空成膜离子固体晶体方法的开发

基本信息

批准号：
21656010
负责人：
松本祐司
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21656010/
关键词：
イオン液体薄膜アルカリハライド

项目摘要

本研究課題では、研究代表者がこれまで開発に従事してきた真空下で安定に存在する液体フラックスを用いた真空製膜法であるフラックスエヒタキシー法を酸化物薄膜ばかりでなく、アルカリハライド固体材料に応用するため、以下の研究内容を通じて,イオン液体を介したエヒタキシャルアルカリハライド薄膜の新フロセスの確立を目的としている。平成22年度は以下の研究項目を実施した。(イオン液体を介したKBr(111)薄膜の作製)イオン液体を予め蒸着したサファイア基板上にKBrを赤外レーザーで蒸着した。サファイアの基板方位によらず、室温では、逆に結晶成長が阻害される傾向にあったが、基板温度を上げると、結晶性がよくなることがわかった。また、AFM観察から、c面サファイア基板上では、イオン液体を介すことで、KBr(111)面がよりよく成長し、かつ極性面による不安定性にもかかわらず、(111)面がnanoレベルで平坦化されたエヒタキシャルKBr結晶が得られることがわかった。KBrの成長後、試料をUHV-レーザー顕微鏡に移し、顕微鏡で観察しながら、真空中で加熱したところ、300℃付近で完全にイオン液体のみが蒸発し、KBr微結晶の輪郭がはっきりする様子を確認した。イオン液体除去後の試料の再度AFM観察を行ったところ、加熱したにもかかわらず、(100)面のファセットは生じず、安定な(111)面が保持されているのを確認した。以上の結果から、イオン液体を介することで、これまで困難であった、ナノレベルで平坦な(111)面を持つアルカリハライドエヒタキシャル薄膜の作製が可能であることが明らかになった。本成果は、ACSのCryst.&Growth Des.で発表するとともに、掲載号の表紙にもなった。

在本研究项目中，主要研究人员将使用迄今为止开发的助熔剂蒸发法，这是一种利用在真空下稳定存在的液体助熔剂的真空成膜方法，不仅可以制备氧化物薄膜，还可以制备碱卤化物固体。通过下面描述的研究，我们的目标是建立一种由离子液体介导的外延碱卤化物薄膜的新工艺。 2010年度，我们进行了以下研究项目。 (通过离子液体制备KBr(111)薄膜) 使用红外激光在预先沉积有离子液体的蓝宝石基板上沉积KBr。无论蓝宝石衬底的取向如何，晶体生长在室温下往往受到抑制，但发现提高衬底温度可以改善结晶度。另外，AFM观察表明，通过离子液体，KBr(111)面在c面蓝宝石基板上生长得更好，尽管极性面造成了不稳定性，但(111)面在纳米水平上生长。发现可以获得扁平的外延KBr晶体。 KBr生长后，将样品转移到UHV激光显微镜中，在显微镜下观察时真空加热，只有离子液体完全蒸发，KBr微晶的轮廓变得清晰。再次对除去离子液体后的样品进行AFM观察，结果确认，尽管进行加热，也没有生成(100)面，维持了稳定的(111)面。上述结果表明，通过使用离子液体可以制备迄今为止难以实现的具有纳米级平坦(111)面的碱金属卤化物外延薄膜。该结果在 ACS 的 Crystal & Growth Des 上发表，并出现在该期封面上。