Preparation of epitaxial TiO films by pulsed laser deposition technique

レーザ蒸着法によるエピタキシャルTiO膜の作製

山本 春也; 住田 泰史; Sugiharuto; 宮下 敦巳; 楢本 洋

Yamamoto, Shunya; Sumita, Taishi; Sugiharuto; Miyashita, Atsumi; Naramoto, Hiroshi

光触媒材料である二酸化チタン(TiO)では、光触媒特性の向上を目的にルチル及びアナターゼ構造の高品質なエピタキシャル膜の作製が必要とされている。本研究では、レーザ蒸着法によりルチル及びアナターゼ構造のTiOのエピタキシャル成長を試み、種々の基板と膜との結晶方位関係、基板温度と膜の結晶性の関係を明らかにすることを目的とした。TiO膜は、低圧酸素雰囲気下でNb-YAGを用いたレーザ蒸着法によりSrTiO,LaAlO,LSAT,YSZ,-AlO,などの単結晶基板上に約200nmの膜厚で作製した。TiO膜は、X線回折とラザフォード後方散乱/チャネリング法により構造評価を行った。その結果、基板温度が約500でアナターゼ構造の高品質なTiO(001)膜がLaAlO(001), LSAT(001), SrTiO(001)基板上に成長でき、基板との格子整合が膜の結晶性に影響することを明らかにした。また、-AlO(0001)及び(100)基板上にルチル構造のTiO(100)及びTiO(001)膜を作製することができた。

The epitaxial growth of high-quality TiO films has attracted much interest from the viewpoints of basic science and applications. In this study, it is shown that TiO films with anatase and rutile structure can be prepared by pulsed laser deposition (PLD) with a Nd-YAG laser under the controlled O atmosphere. The TiO films with 200 nm thickness were prepared on the SrTiO, LaAlO, LSAT and -AlO single crystal substrates. The epitaxial films were analyzed by Rutherford backscattering spectrometry (RBS) combined with channeling and X-ray diffraction for the crystallographic relationships with the substrates. The high quality anatase TiO (001) films have been successfully prepared on the LaAlO (001), LSAT (001) and SrTiO (001) substrates about 500C substrate temperature. Also the high quality rutile TiO (100) and TiO (001) films were obtained on the -AlO (0001) and (100), respectively.