JPH0524988B2 - - Google Patents
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- JPH0524988B2 JPH0524988B2 JP62232205A JP23220587A JPH0524988B2 JP H0524988 B2 JPH0524988 B2 JP H0524988B2 JP 62232205 A JP62232205 A JP 62232205A JP 23220587 A JP23220587 A JP 23220587A JP H0524988 B2 JPH0524988 B2 JP H0524988B2
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- Japan
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- forming
- plume
- ultrafine particle
- film
- particle film
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
- H10N60/0521—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers by pulsed laser deposition, e.g. laser sputtering
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は超微粒子膜の形成方法に係り、特に超
微粒子材料として金属、非金属に限らず種々の化
合物を適応可能な超微粒子膜の形成方法に関す
る。 〔従来の技術〕 従来、アークにより超微粒子を製造するには、
例えば特公昭57−44725号公報に記載のように、
水素を含有するガスを使用し、このガスが溶融金
属中に溶解、対流、放出する機構を利用してい
る。 更に、こうして得られた超微粒子を成膜する方
法としては溶剤に溶かして塗布する方法とガス流
を利用して吹きつける方法が知られている（特開
昭57−196085号公報参照）。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来の超微粒子製造は製造効率についての
配慮がなされていない。また上記従来の成膜方法
は、前者にあつては高純度膜を得難く、後者にあ
つては装置が複雑化するという夫々の欠点があつ
た。 本発明の目的は高純度の超微粒子膜を効率良く
簡単に形成する方法を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 レーザエネルギを原材料表面に照射すると、そ
のエネルギ密度によつて種々の溶融形態をとる。
本発明者はレーザエネルギをプルーム現象の生ず
る条件即ち低真空雰囲気下で原材料にパルス照射
すると、高速度で多量の超微粒子が生成すること
を発見した。そしてこのプルームを直接基板表面
に照射することにより基板表面上に簡単かつ高純
度の超微粒子膜を形成することに成功した。 本発明はこの発見に基づくものであつて、所定
雰囲気下においてレーザエネルギをプルームの発
生する条件で原材料表面に照射し、発生したプル
ームを直接基板に当てることにより成膜すること
を特徴とする。 この場合基板は予め加熱しておくことが望まし
い。加熱手段はレーザ外のエネルギー使用が好ま
しい。 所定雰囲気条件としては雰囲気圧力や雰囲気ガ
ス、更には超微粒子の原料となる被レーザ照射材
料等が挙げられる。雰囲気圧力を1.3×104〜５×
105Paの範囲から適宜選定すれば超微粒子を所定
の粒径分布に揃えて成膜することが可能である。
雰囲気ガスを適宜選定すればこのガス成分とプル
ーム及び／または成膜過程乃至成膜物との反応に
より所望の化合物や合金膜を得ることが可能であ
る。 超微粒子の原材料は特に限定されず、適宜選定
することによつて所望の金属、合金または非金属
膜を形成することが可能である。更に合金材料と
雰囲気ガスとの両者の適宜選定によつて金属と化
合物との混合膜を形成することも可能である。 本発明は超微粒子構成の超電導薄膜にも利用し
得る。この場合には、原材料として酸化物超電導
体の焼結体或いは相当する合金、或いは希望する
成膜組成を得るために元素比率が成膜のそれと異
なるセラミクスや合金が適する。この成膜に際し
ては膜の加熱後に急冷乃至徐冷することが好まし
く、その加熱源にはヒータや高周波誘導コイルを
使用し得る。多くは徐冷（例えば200℃／hr）の
方が有効である。この場合基板としては、Al2O3
基板、MgO基板、SrTiO3単結晶基板、Si基板等
が挙げられる。 尚、本発明においてはレーザエネルギで原材料
表面を活性化させるだけでなく、これに更にアー
クエネルギ又は放電エネルギを付加してより生成
効率を向上させることも含む。 〔作用〕 レーザエネルギをプルーム現象の生ずる条件で
原材料に照射すると高速度で多量の超微粒子が生
成する。多量の超微粒子（例えば金属蒸気）を含
むプルームは高速度で移行するので基板に当てる
ことによりこの基板に強く付着して膜となる。基
板を予熱しておけばこの付着力は更に大となる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。 （レーザ照射） 第１図は原材料表面にプルームの発生する条件
でレーザを照射し、生成したプルームを基板表面
に付着させる装置の構成例である。レーザ源１に
は本実施例においてはYAGレーザを使用した。
発生したレーザ２は集光レンズ３にて収束しつつ
ガラス板４を経て超微粒子成膜室５内に入る。レ
ーザ２は超微粒子成膜室５の底部中央近傍に位置
する原材料６に照射される。集光レンズ３はレー
ザ源１からのレーザ２を集光するためのもので、
焦点からの距離は焦点位置７を基準に集光レンズ
３側をマイナス、原材料６側をプラスとする。 （プルームの発生） 原材料６表面に照射したレーザエネルギＥ
（Joule／Pulse）が大きいと多量のスパツタが発
生し、一方エネルギが小さいと少量の金属は蒸発
するが、肉眼又は写真等に明瞭に観察することは
困難である。適正なエネルギを与えれば多量の超
微粒子を含むプルーム８が認められる。 プルームとはレーザエネルギ等を原材料表面に
照射した時に、そこから一部電離した金属等の高
密度蒸気が光つて第１図の符号８に示すように観
察されたものをいう。 このプルーム８の発明条件を与えるレーザエネ
ルギと焦点からの原材料表面までの距離fdとの関
係は第２図に示す通りで、Ａはスパツタを伴う領
域、Ｂはプルームのみの領域、Ｃはプルームなし
の領域である。この関係は原材料６の種類、表面
状態、雰囲気ガスの種類、雰囲気圧力によつて変
化する。本例においては原材料６にチタン（Ti）
を使用し、超微粒子成膜室５内の雰囲気圧力Ｐを
１気圧とし、レーザ２のパルス時間（τ）を3.6
ｍｓとした。また集光レンズ３の焦点距離ｆは
127mmであり、雰囲気は空気とした。このプルー
ムの生成には種々の原材料について検討した結
果、原材料表面に与えるレーザエネルギが104〜
107W／cm2の範囲にあることが判明した。 プルーム８の発生は第３図の曲線Ａに示すよう
に、レーザエネルギＥを照射後0.05〜0.3ｍｓの
時間を要し、この少しの時間遅れの後に蒸発が始
まつて高速蒸気流として移行する。この時間（発
生開始時間）は照射エネルギーの程度すなわち焦
点からの距離fdによつて変化する。また、発生し
たプルーム８の先端の成長速度Vυは第３図の曲
線Ｂ及び第４図に示すように、照射エネルギＥ及
び雰囲気圧力Ｐによつて大きく変化する。これら
照射エネルギＥ及び雰囲気圧力Ｐは超微粒子の生
成量、粒径等に影響を与える。 尚、図中の記号abは〔レンズ３と原材料６との
距離〕／〔レンズ３の焦点距離ｆ〕を表わしてい
る。尚、第３図に関して照射エネルギＥは
36.5J／Ｐとし、他は第２図と同条件とした。第
４図についてはτを3.6ｍｓとし雰囲気を空気と
し、Ｅ、fd、abは夫々図中に示す条件とした。 プルーム８が高速蒸気気流として移行して行く
状態を第５図に例示する。この金属蒸気からなる
プルーム８は移行中に蒸発原子が空間で凝縮して
超微粒子を形成することになる。 プルーム先端の移行速度は同図の傾斜（υ＝
tanθ）で示され、この場合υ＝15ｍ／ｓである。
尚、移行速度はレーザ照射条件、原材料、雰囲気
圧力等により異なるが、その例を表１に示す。
微粒子材料として金属、非金属に限らず種々の化
合物を適応可能な超微粒子膜の形成方法に関す
る。 〔従来の技術〕 従来、アークにより超微粒子を製造するには、
例えば特公昭57−44725号公報に記載のように、
水素を含有するガスを使用し、このガスが溶融金
属中に溶解、対流、放出する機構を利用してい
る。 更に、こうして得られた超微粒子を成膜する方
法としては溶剤に溶かして塗布する方法とガス流
を利用して吹きつける方法が知られている（特開
昭57−196085号公報参照）。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来の超微粒子製造は製造効率についての
配慮がなされていない。また上記従来の成膜方法
は、前者にあつては高純度膜を得難く、後者にあ
つては装置が複雑化するという夫々の欠点があつ
た。 本発明の目的は高純度の超微粒子膜を効率良く
簡単に形成する方法を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 レーザエネルギを原材料表面に照射すると、そ
のエネルギ密度によつて種々の溶融形態をとる。
本発明者はレーザエネルギをプルーム現象の生ず
る条件即ち低真空雰囲気下で原材料にパルス照射
すると、高速度で多量の超微粒子が生成すること
を発見した。そしてこのプルームを直接基板表面
に照射することにより基板表面上に簡単かつ高純
度の超微粒子膜を形成することに成功した。 本発明はこの発見に基づくものであつて、所定
雰囲気下においてレーザエネルギをプルームの発
生する条件で原材料表面に照射し、発生したプル
ームを直接基板に当てることにより成膜すること
を特徴とする。 この場合基板は予め加熱しておくことが望まし
い。加熱手段はレーザ外のエネルギー使用が好ま
しい。 所定雰囲気条件としては雰囲気圧力や雰囲気ガ
ス、更には超微粒子の原料となる被レーザ照射材
料等が挙げられる。雰囲気圧力を1.3×104〜５×
105Paの範囲から適宜選定すれば超微粒子を所定
の粒径分布に揃えて成膜することが可能である。
雰囲気ガスを適宜選定すればこのガス成分とプル
ーム及び／または成膜過程乃至成膜物との反応に
より所望の化合物や合金膜を得ることが可能であ
る。 超微粒子の原材料は特に限定されず、適宜選定
することによつて所望の金属、合金または非金属
膜を形成することが可能である。更に合金材料と
雰囲気ガスとの両者の適宜選定によつて金属と化
合物との混合膜を形成することも可能である。 本発明は超微粒子構成の超電導薄膜にも利用し
得る。この場合には、原材料として酸化物超電導
体の焼結体或いは相当する合金、或いは希望する
成膜組成を得るために元素比率が成膜のそれと異
なるセラミクスや合金が適する。この成膜に際し
ては膜の加熱後に急冷乃至徐冷することが好まし
く、その加熱源にはヒータや高周波誘導コイルを
使用し得る。多くは徐冷（例えば200℃／hr）の
方が有効である。この場合基板としては、Al2O3
基板、MgO基板、SrTiO3単結晶基板、Si基板等
が挙げられる。 尚、本発明においてはレーザエネルギで原材料
表面を活性化させるだけでなく、これに更にアー
クエネルギ又は放電エネルギを付加してより生成
効率を向上させることも含む。 〔作用〕 レーザエネルギをプルーム現象の生ずる条件で
原材料に照射すると高速度で多量の超微粒子が生
成する。多量の超微粒子（例えば金属蒸気）を含
むプルームは高速度で移行するので基板に当てる
ことによりこの基板に強く付着して膜となる。基
板を予熱しておけばこの付着力は更に大となる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。 （レーザ照射） 第１図は原材料表面にプルームの発生する条件
でレーザを照射し、生成したプルームを基板表面
に付着させる装置の構成例である。レーザ源１に
は本実施例においてはYAGレーザを使用した。
発生したレーザ２は集光レンズ３にて収束しつつ
ガラス板４を経て超微粒子成膜室５内に入る。レ
ーザ２は超微粒子成膜室５の底部中央近傍に位置
する原材料６に照射される。集光レンズ３はレー
ザ源１からのレーザ２を集光するためのもので、
焦点からの距離は焦点位置７を基準に集光レンズ
３側をマイナス、原材料６側をプラスとする。 （プルームの発生） 原材料６表面に照射したレーザエネルギＥ
（Joule／Pulse）が大きいと多量のスパツタが発
生し、一方エネルギが小さいと少量の金属は蒸発
するが、肉眼又は写真等に明瞭に観察することは
困難である。適正なエネルギを与えれば多量の超
微粒子を含むプルーム８が認められる。 プルームとはレーザエネルギ等を原材料表面に
照射した時に、そこから一部電離した金属等の高
密度蒸気が光つて第１図の符号８に示すように観
察されたものをいう。 このプルーム８の発明条件を与えるレーザエネ
ルギと焦点からの原材料表面までの距離fdとの関
係は第２図に示す通りで、Ａはスパツタを伴う領
域、Ｂはプルームのみの領域、Ｃはプルームなし
の領域である。この関係は原材料６の種類、表面
状態、雰囲気ガスの種類、雰囲気圧力によつて変
化する。本例においては原材料６にチタン（Ti）
を使用し、超微粒子成膜室５内の雰囲気圧力Ｐを
１気圧とし、レーザ２のパルス時間（τ）を3.6
ｍｓとした。また集光レンズ３の焦点距離ｆは
127mmであり、雰囲気は空気とした。このプルー
ムの生成には種々の原材料について検討した結
果、原材料表面に与えるレーザエネルギが104〜
107W／cm2の範囲にあることが判明した。 プルーム８の発生は第３図の曲線Ａに示すよう
に、レーザエネルギＥを照射後0.05〜0.3ｍｓの
時間を要し、この少しの時間遅れの後に蒸発が始
まつて高速蒸気流として移行する。この時間（発
生開始時間）は照射エネルギーの程度すなわち焦
点からの距離fdによつて変化する。また、発生し
たプルーム８の先端の成長速度Vυは第３図の曲
線Ｂ及び第４図に示すように、照射エネルギＥ及
び雰囲気圧力Ｐによつて大きく変化する。これら
照射エネルギＥ及び雰囲気圧力Ｐは超微粒子の生
成量、粒径等に影響を与える。 尚、図中の記号abは〔レンズ３と原材料６との
距離〕／〔レンズ３の焦点距離ｆ〕を表わしてい
る。尚、第３図に関して照射エネルギＥは
36.5J／Ｐとし、他は第２図と同条件とした。第
４図についてはτを3.6ｍｓとし雰囲気を空気と
し、Ｅ、fd、abは夫々図中に示す条件とした。 プルーム８が高速蒸気気流として移行して行く
状態を第５図に例示する。この金属蒸気からなる
プルーム８は移行中に蒸発原子が空間で凝縮して
超微粒子を形成することになる。 プルーム先端の移行速度は同図の傾斜（υ＝
tanθ）で示され、この場合υ＝15ｍ／ｓである。
尚、移行速度はレーザ照射条件、原材料、雰囲気
圧力等により異なるが、その例を表１に示す。
【表】
尚、パルス時間τは3.6ｍｓ、レーザエネルギ
Ｅは36.5J／ＰのYAGである。表１に見るように
グラフアイトが最も速い。従つてこのプルームを
基板に当てることにより、超微粒子の膜を形成す
ることが可能となる。 （超微粒子の生成） 所望の超微粒子を生成するために超微粒子成膜
室５内に雰囲気ガス供給管９から所定のガスを導
入する。この供給管９の開孔部は成膜室５の底部
近傍で原材料６とほぼ同じ高さであり、供給ガス
はプルーム８の方向に流出する。尚、供給管９上
にはゲートバルブ１０が配置されている。また反
対側には排気ポンプ１１を設置して成膜室５内の
排気を行うこととし、この流路上にもゲートバル
ブ１０を配設する。雰囲気圧力は排気ポンプ１１
で制御され、雰囲気ガスは超微粒子成膜室５を真
空に排気（10-3torr程度）し、その後所定のガス
を供給して得ることになる。 照射エネルギＥと超微粒子生成量ｗとの関係を
第６図に例示する。領域Ａのスパークの発生を伴
うエネルギ領域によりわずかに小さい領域Ｂのエ
ネルギ照射で最も効率よく生成できる。このデー
タの条件は、原材料６にニツケル（Ni）を使用
し、雰囲気ガスを空気とし、焦点からの距離fdを
10mmとした。 一方、一定エネルギを各種原材料［チタン
（Ti）、鉄（Fe）、ニツケル（Ni）、アルミニウム
（Al）、モリブデン（Mo）］に照射する時の生成
量Ｗ及び蒸発量Ｖを第７図に示す。照射のエネル
ギＥは22J／Ｐ、雰囲気ガスはアルゴンであり、
fdは10mmとした。この関係は図示の通り、原材料
の物性（表面吸収エネルギ、熱伝導率、蒸発温
度、溶融温度等）によつて変わる。尚、図中の黒
く塗りつぶした線は重量損失即ち生成量に対応
し、白い線は蒸発量に対応する。従つてプルーム
現象が最も激しいエネルギ条件を、各原材料、表
面状態、雰囲気ガス、雰囲気圧力、レーザの種
類、レーザの波長、光学系の種類、ガラス板の種
類等に応じて把握して照射するとよい。 一例としてチタン（Ti）を原材料とする場合
についての雰囲気圧力と生成量との関係は第８図
に示すように雰囲気圧力が大気圧に近い105Paで
最も生成量が多い。雰囲気ガスは空気、照射エネ
ルギＥは33.4J／Ｐ、パルスτは3.6ｍｓ、fdは24
mm、abは1.189とした。第８図及び第４図から、
雰囲気圧力が５×105Pa以下であればプルームの
先端成長速度が速く、生成量が大きいことがわか
る。 また超微粒子の粒度分布は第９図に示すように
雰囲気圧力Ｐ＝105Paでは５〜65nｍの粒径範囲
を示している。一方低い雰囲気圧力1.3×104Paで
は生成量はいく分少なくなるが、粒径の揃つた細
かい（5nｍ）超微粒子が得られる。尚、第８図
では原材料６はTi、雰囲気は空気、Ｅは25J／
Ｐ、τは3.6ｍｓ、fdは＋25nｍ、abは1.189であ
る。 原材料を鉄（Fe）にして、また雰囲気を空気
に代えてアルゴンにして行つた場合のデータを第
１０図に示す。雰囲気ガスによらず圧力が低い程
粒径が小さく（例えば15nｍ）かつ揃つてくるこ
とがわかる。第９図及び第１０図から超微粒子膜
の粒径分布は雰囲気圧力で制御し得ることが明ら
かである。 レーザ照射で得られる超微粒子は表２に示すよ
うにほとんどの金属材料について可能であり、ま
た非金属、合金についても同様に可能である。
尚、合金の場合は超微粒子の組成はいく分変化す
る傾向にある。 また生成した超微粒子は非常に活性な状態にあ
るので、プルームと雰囲気ガスとの直接化学反応
によつて種々のセラミクス超微粒子（化合物超微
粒子）が生成可能となる。酸素雰囲気で生成した
酸化物の例、窒素雰囲圧で生成した窒化物の例も
夫々表２に示す。
Ｅは36.5J／ＰのYAGである。表１に見るように
グラフアイトが最も速い。従つてこのプルームを
基板に当てることにより、超微粒子の膜を形成す
ることが可能となる。 （超微粒子の生成） 所望の超微粒子を生成するために超微粒子成膜
室５内に雰囲気ガス供給管９から所定のガスを導
入する。この供給管９の開孔部は成膜室５の底部
近傍で原材料６とほぼ同じ高さであり、供給ガス
はプルーム８の方向に流出する。尚、供給管９上
にはゲートバルブ１０が配置されている。また反
対側には排気ポンプ１１を設置して成膜室５内の
排気を行うこととし、この流路上にもゲートバル
ブ１０を配設する。雰囲気圧力は排気ポンプ１１
で制御され、雰囲気ガスは超微粒子成膜室５を真
空に排気（10-3torr程度）し、その後所定のガス
を供給して得ることになる。 照射エネルギＥと超微粒子生成量ｗとの関係を
第６図に例示する。領域Ａのスパークの発生を伴
うエネルギ領域によりわずかに小さい領域Ｂのエ
ネルギ照射で最も効率よく生成できる。このデー
タの条件は、原材料６にニツケル（Ni）を使用
し、雰囲気ガスを空気とし、焦点からの距離fdを
10mmとした。 一方、一定エネルギを各種原材料［チタン
（Ti）、鉄（Fe）、ニツケル（Ni）、アルミニウム
（Al）、モリブデン（Mo）］に照射する時の生成
量Ｗ及び蒸発量Ｖを第７図に示す。照射のエネル
ギＥは22J／Ｐ、雰囲気ガスはアルゴンであり、
fdは10mmとした。この関係は図示の通り、原材料
の物性（表面吸収エネルギ、熱伝導率、蒸発温
度、溶融温度等）によつて変わる。尚、図中の黒
く塗りつぶした線は重量損失即ち生成量に対応
し、白い線は蒸発量に対応する。従つてプルーム
現象が最も激しいエネルギ条件を、各原材料、表
面状態、雰囲気ガス、雰囲気圧力、レーザの種
類、レーザの波長、光学系の種類、ガラス板の種
類等に応じて把握して照射するとよい。 一例としてチタン（Ti）を原材料とする場合
についての雰囲気圧力と生成量との関係は第８図
に示すように雰囲気圧力が大気圧に近い105Paで
最も生成量が多い。雰囲気ガスは空気、照射エネ
ルギＥは33.4J／Ｐ、パルスτは3.6ｍｓ、fdは24
mm、abは1.189とした。第８図及び第４図から、
雰囲気圧力が５×105Pa以下であればプルームの
先端成長速度が速く、生成量が大きいことがわか
る。 また超微粒子の粒度分布は第９図に示すように
雰囲気圧力Ｐ＝105Paでは５〜65nｍの粒径範囲
を示している。一方低い雰囲気圧力1.3×104Paで
は生成量はいく分少なくなるが、粒径の揃つた細
かい（5nｍ）超微粒子が得られる。尚、第８図
では原材料６はTi、雰囲気は空気、Ｅは25J／
Ｐ、τは3.6ｍｓ、fdは＋25nｍ、abは1.189であ
る。 原材料を鉄（Fe）にして、また雰囲気を空気
に代えてアルゴンにして行つた場合のデータを第
１０図に示す。雰囲気ガスによらず圧力が低い程
粒径が小さく（例えば15nｍ）かつ揃つてくるこ
とがわかる。第９図及び第１０図から超微粒子膜
の粒径分布は雰囲気圧力で制御し得ることが明ら
かである。 レーザ照射で得られる超微粒子は表２に示すよ
うにほとんどの金属材料について可能であり、ま
た非金属、合金についても同様に可能である。
尚、合金の場合は超微粒子の組成はいく分変化す
る傾向にある。 また生成した超微粒子は非常に活性な状態にあ
るので、プルームと雰囲気ガスとの直接化学反応
によつて種々のセラミクス超微粒子（化合物超微
粒子）が生成可能となる。酸素雰囲気で生成した
酸化物の例、窒素雰囲圧で生成した窒化物の例も
夫々表２に示す。
【表】
本発明により、種々の超微粒子を生成後直ちに
成膜し得るから、高純度でかつ高効率に超微粒子
膜を得ることができるという効果がある。
成膜し得るから、高純度でかつ高効率に超微粒子
膜を得ることができるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を適用した超微粒子
膜形成装置の模式図、第２図は集光レンズの焦点
距離とレーザエネルギとの関係特性図、第３図は
焦点距離とプルームの発生開始時間及びプルーム
先端成長速度との関係特性図、第４図は雰囲気圧
力とプルーム先端成長速度との関係特性図、第５
図はプルームの移行速度を説明する特性図、第６
図はレーザエネルギと超微粒子の生成量との関係
特性図、第７図は各種原材料の超微粒子の生成量
及び蒸発量との関係特性図、第８図は雰囲気圧力
と生成量との関係特性図、第９図及び第１０図は
雰囲気圧力が粒子径に及ぼす影響を示す特性図、
第１１図は他の実施例を示す母材付近の拡大模式
図である。 １……レーザ板、２……レーザ、３……集光レ
ンズ、４……ガラス板、５……超微粒子成膜室、
６……原材料、８……プルーム、９……雰囲気ガ
ス供給管、１１……排気ポンプ、１２……基板、
１３……超微粒子膜、１４……ヒータ、１５……
高周波誘導コイル。
膜形成装置の模式図、第２図は集光レンズの焦点
距離とレーザエネルギとの関係特性図、第３図は
焦点距離とプルームの発生開始時間及びプルーム
先端成長速度との関係特性図、第４図は雰囲気圧
力とプルーム先端成長速度との関係特性図、第５
図はプルームの移行速度を説明する特性図、第６
図はレーザエネルギと超微粒子の生成量との関係
特性図、第７図は各種原材料の超微粒子の生成量
及び蒸発量との関係特性図、第８図は雰囲気圧力
と生成量との関係特性図、第９図及び第１０図は
雰囲気圧力が粒子径に及ぼす影響を示す特性図、
第１１図は他の実施例を示す母材付近の拡大模式
図である。 １……レーザ板、２……レーザ、３……集光レ
ンズ、４……ガラス板、５……超微粒子成膜室、
６……原材料、８……プルーム、９……雰囲気ガ
ス供給管、１１……排気ポンプ、１２……基板、
１３……超微粒子膜、１４……ヒータ、１５……
高周波誘導コイル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 1.3×104〜５×105Paの雰囲気下においてレ
ーザエネルギを原材料表面にパルス照射してプル
ームを発生させ、このプルームを直接基板に当て
ることにより基板表面に超微粒子の膜を成膜する
ことを特徴とする超微粒子膜の形成方法。 ２ 前記超微粒子は、粒径範囲が５〜65nｍのも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の超微粒子膜の形成方法。 ３ 雰囲気ガスを選定することにより、この雰囲
気ガス成分と前記プルーム及び／または成膜過程
乃至成膜物とを反応させ、これにより所望の化合
物又は合金膜を得ることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の超微粒子膜の形成方法。 ４ 1.3×104〜５×105Paの雰囲気下においてレ
ーザエネルギを酸化物超電導材料表面にパルス照
射してプルームを発生させ、このプルームを基板
に直接当てることにより基板表面に超電導材料の
膜を形成することを特徴とする超微粒子膜の形成
方法。 ５ 前記レーザエネルギは104〜107W／cm2の範囲
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の超微粒子膜の形成方法。 ６ 前記レーザエネルギは104〜107W／cm2の範囲
であることを特徴とする特許請求の範囲第４項に
記載の超微粒子膜の形成方法。 ７ 前記成膜に際し、この膜を加熱後急冷乃至徐
冷することを特徴とする特許請求の範囲第４項記
載の超微粒子膜の形成方法。 ８ 前記加熱源としてヒータ或いは高周波誘導コ
イルを用いることを特徴とする特許請求の範囲第
７項記載の超微粒子膜の形成方法。 ９ 前記基板を予め加熱しておくことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の超微粒子膜の形
成方法。 １０ 前記基板を予め加熱しておくことを特徴と
する特許請求の範囲第４項に記載の超微粒子膜の
形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25381786 | 1986-10-27 | ||
| JP61-253817 | 1986-10-27 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6086588A Division JP2505375B2 (ja) | 1986-10-27 | 1994-04-25 | 化合物膜の成膜方法及び成膜装置 |
| JP6086589A Division JP2505376B2 (ja) | 1986-10-27 | 1994-04-25 | 成膜方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63227766A JPS63227766A (ja) | 1988-09-22 |
| JPH0524988B2 true JPH0524988B2 (ja) | 1993-04-09 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62232205A Granted JPS63227766A (ja) | 1986-10-27 | 1987-09-18 | 超微粒子膜の形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JPS63227766A (ja) |
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-
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