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RBS/channeling analysis of epitaxial films with Nb buffer layer on sapphire substrate

Nbの緩衝効果を利用してサファイア基板上に形成した各種金属単結晶薄膜のRBS/チャネリング解析

山本 春也; 楢本 洋

Yamamoto, Shunya; Naramoto, Hiroshi

混合膜の蒸着用に金属単結晶基板を利用するため、各種金属の単結晶薄膜をサファイア上に成長させる実験を行なった。Cu, Al, Scはサファイア単結晶上には直接エピタキシャル成長させることはできないが、Nb単結晶膜をバッファー層として挿入することにより、これらのエピタキシャル膜が得られることを見出した。超高真空下の電子ビーム蒸着法によりNbをバッファー層とし、Cu, Al, Scの成膜を行った。作製した薄膜試料は、ラザフォード後方散乱/チャネリング法とX線回折法により膜の結晶性、基板との結晶方位関係を調べた。その結果、Cu(111), Al(111)がNb(110)上に双晶構造で成長することがわかった。また、Cu(111)の場合、厚さ2nm以上のNb(110)バッファー層で結晶性の高いCu(111)膜が成長することがわかった。

Epitaxial Cu (111), Al (111) and Sc (0001) films were successfully grown on $$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ (11$$bar{2}$$0) substrates with a high quality Nb (110) buffer layer by electron beam evaporation technique. Films were analyzed by RBS/channeling and X-ray diffraction techniques. The Cu (111) film and Al (111) film on the Nb (110) buffer layer have twinned structure, which is rotated by 180$$^{circ}$$ with each other around the $$<$$111$$>$$ direction. The crystal quality of Cu (111) layer was improved with the increase of Nb (110) buffer layer thickness and then saturates at the high quality after about 2 nm thickness.

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