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実験装置

自記分光光度計 / 光学膜厚測定システム

これらの装置では、薄膜の光透過および反射率スペクトルを測定することができます。自記分光光度計は波長領域の広い透過と反射が測定できますが、汎用装置であり薄膜に対しては正反射(入射角がゼロ)でないことスポットサイズが大きいことなどが問題になります。光学膜厚測定システムでは、光ファイバーを用いて、あるスポットでの透過率と反射率を同時に測定できる利点があります。


長波長領域での透過率と反射率には光干渉によるフリンジ(表面と裏面の反射が干渉してスペクトルが振動すること)が現れるので、これを用いて膜厚と屈折率が計算できます。また、短波長領域は光吸収により透過率が下がることから薄膜の光吸収量を計算することができます。

窒化炭素薄膜の光透過率(T)および反射率(R)スペクトル

光熱偏向分光 (Photothermal deflection spectroscopy)

光熱偏向分光(PDS)は薄膜の微弱な光吸収を測定できる装置です。薄膜の光吸収量は薄膜に光を当てて、その透過光を測定することにより求めることができます。しかし、薄膜や基板で表面で光が反射するため薄膜の光吸収量がゼロであっても透過光は100%ではありません。このため弱い光吸収は別の方法で測定する必要があります。

PDSは、液体に浸漬した薄膜が光吸収した際に発生する熱が液体に伝わることを利用して光吸収を計測します。測定原理ですが、半導体レーザー光をプローブ光として薄膜表面すれすれに通し、液体の屈折率の変化によりプローブ光が偏向します。その偏向を位置検出素子(PSD)で測定します。試料を液体に浸漬する必要がありますが、光熱音響分光法(PAS)より高い感度を有しており、半導体薄膜のバンドギャップ以下の光吸収を測定するのに有用です。


熱CVD装置 (thermal chemical vapor deposition)

熱によりガスを分解させて基板上に堆積させる方法で薄膜を合成することができます。写真は3ゾーン環状炉で3つのゾーンごと温度のコントロールができます。反応炉内は真空にしたりガスを導入することが可能です。この装置は窒化炭素薄膜の合成に用いられています。


マイクロ波プラズマCVD装置 (microwave chemical vapor deposition)

マイクロ波によりガスを分解させて基板上に堆積させる方法で薄膜を合成することができます。メタンガスを水素で希釈して反応炉内に導入してマイクロ波を当てるとダイヤモンド薄膜が合成できます。


マグネトロンスパッタ装置 (magnetron sputter)

固体のターゲットにプラズマで分解したイオンを当てることにより原子を叩き出して、基板上に堆積させ薄膜を合成できます。一般的に真空蒸着法で作製した薄膜より基板との密着性が高いとされています。


その他

 その他の装置として、電極を作製するための真空蒸着装置、自作の一定光電流法(CPM)装置、電気伝導測定装置などを所有しています。さらに、機器分析室にはX線回折装置、走査型電子顕微鏡(EDX付き)、ラマン分光装置、FT-IRなどがあります。


お問い合わせ

羽渕仁恵

電子メール
habuchi[atmark]gifu-nct.ac.jp