Fundamental Processes of Instantaneous Structural Transformation of Crystal Defects Using Synergistic Effects of Irradiation Damage and Localized Laser Heating

利用辐照损伤和局部激光加热协同效应实现晶体缺陷瞬时结构转变的基本过程

• 批准号: 22K04783
• 负责人: 岩田 博之
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Aichi Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04783/
• 关键词: 結晶欠陥; 転位; TEM; 透過型電子顕微鏡; レーザー損傷; ボイド; 集光; ステルスダイシング; レーザ加工; レーザ集光

透過電子顕微鏡観察用に試料を薄膜加工し，転位等の結晶欠陥の分布から試料に加わった応力・熱履歴を判定する．また顕微鏡内その場加熱観察から現象発現および内部構造の動的挙動から条件出しの基礎データを作成している内部集光型パルスレーザ照射により結晶内の欠陥形成に関して，Siに続きサファイヤについて形成される欠陥の性状を明らかにした．サファイヤでは球状のボイドが形成しとりまくように溶融痕と思われる層が形成する，またクラックがボイドを起点に形成する．Siとの違いは加熱時の熱吸収特性の違いによるものと推察している．2次的に加熱を行うと溶融層が粒界に変性する．SiではCz成長タイプのほか酸素含有量が異なるFz成長タイプをそれぞれ大気中と真空中で加熱しボイドの加熱挙動をについて調査した．2次的加熱によりボイドは酸素雰囲気が乏しい条件のボイドは縮小あるいは消滅することがわかった．そのほか，TEMその場加熱観察からボイドの体積減少と密集する転位の開放する動的挙動の観察をすすめることにより，欠陥の加熱時の動的挙動の基礎特性を取得し，制御可能なボイドとクラックのスケール感と温度特性を明らかにした．

将样品加工成用于透射电子显微镜的薄膜，并根据位错等晶体缺陷的分布确定施加到样品的应力和热历史。此外，通过显微镜的原位加热观察，我们还创建了从现象发生和内部结构的动态行为来确定条件的基础数据。对于通过内聚焦脉冲激光照射在晶体中形成缺陷，继Si ，我们发现蓝宝石中形成了缺陷，并且阐明了缺陷的特征。在蓝宝石中，形成球形空隙，周围有一层似乎是熔化痕迹的层，并且从空隙开始形成裂纹。我们推测与Si的差异是由于加热过程中吸热特性的差异造成的。当进行二次加热时，熔融层转变为晶界。对于Si，我们通过分别在空气和真空中加热具有不同氧含量的Cz生长类型和Fz生长类型来研究空隙的加热行为。研究发现，在氧气气氛较差的条件下，二次加热会收缩或消除空隙。此外，通过TEM原位加热观测，观察空隙体积减少和密排位错释放的动态行为，我们将获得缺陷在加热过程中动态行为的基本特征，从而能够开发可控的明确了空隙和裂纹的尺度感和温度特性。

项目成果

内部集光レーザダイシングによるサファイヤ内部欠陥の観察

使用内聚焦激光切割观察蓝宝石内部缺陷

• 发表时间: 2022
• 作者: 原 弥仁;堀田将臣，清水雅裕，新井 進;岩田博之，坂公恭
• 通讯作者: 岩田博之，坂公恭