課題番号               ：S-17-NI-0003

利用形態                ：共同研究

利用課題名（日本語）    ：YF₃薄膜を用いた真空紫外センサの粒子径制御及び応答速度評価

Program Title (English)：Controlling Particle Size of YF₃Thin Films for High Response Speed Vacuum Ultra Violet Detector

利用者名（日本語）      ：鈴木 健太郎，山崎 亮，大谷 潤，小野 晋吾

Username (English)    ：Kentaro Suzuki, Ryo Yamazaki, Jun Otani, Shingo Ono

所属名（日本語）        ：名古屋工業大学

Affiliation (English)：Nagoya Institute of Technology

１．概要（Summary ）

真空紫外光源は、材料の表面改質や半導体基板の洗浄など幅広い分野で応用されている。これに伴い、真空紫外光を安定利用するための検出器が必要とされている。そこで我々はワイドギャップ材料であるフッ化物材料に着目し検出器の開発を行ってきた。光伝導型検出器はバンドギャップを超えるエネルギーを持つ光子のみが吸収される。そのためワイドギャップ材料を利用することで、真空紫外光を選択的に検出する光検出器開発が可能になる。本研究ではYF₃に着目し、パルスレーザー堆積法におけるレーザーフルエンスをコントロールすることで、粒子径制御を行い、検出器の応答速度向上を目指した。

２．実験（Experimental）

成膜はフェムト秒パルスレーザー(波長:790 nm、パルス幅:180 fs、繰り返し周波数:1 kHz)をYF₃焼結体に真空中で照射し、SiO₂基板上に薄膜を堆積させた。ここで13.5，18.2，23.0 mJ/cm²の異なるレーザーフルエンスで薄膜を作製し、この薄膜の表面状態を電子顕微鏡により評価した。さらにセンサとして機能させるため、薄膜上に真空蒸着法を用いて櫛形のアルミニウム電極を蒸着させた。

３．結果と考察（Results and Discussion）

図1に作製した薄膜の表面観察像及び粒子径分布を示す。これよりレーザーフルエンスが大きいほど平均粒子径が大きくなることを確認した。図2に作製した検出器へ真空紫外光を照射した際の立ち上がり時間と平均粒子径の関係を示した。ここで使用したランプはパルス幅10 μsのVUVフラッシュランプである。この結果より平均粒子径を小さくすることで応答速度を向上させることに成功した。

図1 SEM images and particle size distribution

図2 Rise time dependent on mean diameter

４．その他・特記事項（Others）

なし。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）

(1) X. Yu, S. Terakawa, S. Hayashi, T. Asaka, F. Itoigawa, S. Ono, J. Takayanagi, Arabian Journal for Science and Engineering 42 (2017)4221–4226.

(2) Y. Inoue, S. Muramatsu, F. Itoigawa, S. Ono, M. Sudo, K. Fukuda, T. Yanagida, Journal of Applied Physics 122 (2017) 133107.

(3) 山崎　亮, 鈴木 健太郎, 大谷　祥永, 小野  晋吾, 第2回材料科学フロンティア研究院シンポジウム, 平成29年5月１11日.

(4) Xi YU, Shusaku TERAKAWA, Toru ASAKA, Fumihiro ITOIGAWA, Shingo ONO, Masaaki SUDO, 第2回材料科学フロンティア研究院シンポジウム, 平成29年5月１11日.

(5) R. Yamazaki, K. Suzuki, S. Otani, S. Ono, 12th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR), Singapore, August 3, 2017, 3-3C-5.

(6) Ryo Yamazaki, Kentaro Suzuki, Shoei Otani, Shingo Ono, 12th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR), Singapore, August 2, 2017.

(7) 山崎 亮, 鈴木 健太郎, 大谷 潤, 小野　晋吾, 加瀬 征彦, 第78回応用物理学会秋季学術講演会, 平成29年9月6日.

(8) 山崎 亮, 鈴木 健太郎, 大谷 潤, 小野　晋吾, 加瀬 征彦, 第78回応用物理学会秋季学術講演会, 平成29年9月7日.

(9) 鈴木 健太郎,山崎 亮,大谷 潤, 小野　晋吾, 加瀬 征彦, 第78回応用物理学会秋季学術講演会, 平成29年9月6日.

(10) 鈴木 健太郎, 山崎 亮, 大谷 潤, 小野　晋吾, 加瀬 征彦, 第78回応用物理学会秋季学術講演会, 平成29年9月7日.

(11) 山崎 亮, 鈴木 健太郎, 大谷 潤, 小野　晋吾, 加瀬 征彦, レーザー学会学術講演会第38回年次大会, 平成30年1月24日.

(12) Miho Tanaka, Shingo Ono, Akihiro Yamaji, Shunsuke Kurosawa, Akira Yoshikawa, EMN 3CG & Metallic Glasses Meeting, Berlin, Germany, August 8, 2017.

６．関連特許（Patent）

なし。