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目次

 

A.    薄膜作成の概要

 

1.レーザについて

レーザの原理 、レーザの種類(エキシマレーザ 、YAGレーザ、COレーザ、半導体レーザ)、レーザアブレーション、

 

2.PLDPulsed Laser Deposition) 法 について

 

3.様々な薄膜形成技術と原理

   PVDPhysical Vapor Deposition)による各種薄膜形成技術 、(Chemical Vapor Deposition )による各種薄膜技術

 

4.燃料電池について

燃料電池の仕組み、電解質の種類、

 

B.実験概要

 

1.実験目的

PLD法によって燃料電池電解質用のLSGMO薄膜を作る

 

2.実験装置

エキシマレーザ、PLDチャンバー、排気系、真空計、光学系、超音波洗浄器、ターゲット(LSGM)と基板(NiO

 

3.実験方法

 

 

C.実験結果と考察

1.     イメージコンバータカメラによるプルーム観測

 

2.電子顕微鏡とレーザ顕微鏡を使ってPLD法による膜の表面を観測する。

 

 

D.成膜評価

X線のパターンによって、輝度(cps)−角度(θ)のグラフとして示して、成膜を評価する。

 

 

Contents and summary

 

A.The outlines of preparation of thinfilms

1.     LASER – a principle , the kinds of LASER (excimer LASER , YAG LASER  ( Yttruim Aluminium LASER) , CO2 LASER , semiconductor LASER) , LASER Ablation .

2.     The Pulsed LASER Deposition (PLD) method

3.     The various of thinfilm technologies and the principles

(  thinfilm technologies prepared by Physical Vapor Deposition (PVD) , thinfilm technologies prepared by Chemical Vapor Deposition (CVD))

4.     The Solid Oxide Fuel Cell ( SOFC)

( the mechanism of SOFC , the kinds of electrolytes, etc )

 

B. The outlines of experiment

1.     An Objective of experiment ( The preparation of LSGMCO thinfilms for SOFC electrolyte by Pulsed LASER Deposition )

2.     Equipment , device ( Excimer LASER , PLD Chamber , exhaust device  , vacuum gauge , optical device , ultrasonic cleaner , target (LSGMO , LSGMCO) , Substrate ( NiO) )

3.     The steps of experiment

 

 

C. Result and consideration

1.     observation of plume (ion ,molecule , atom ) by image conveter camera

2.     observe the film’s surface by using an electronic microscope ( FE-SEM) and  a Laser microscope .                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

 

D. Evaluation of films

Make an evaluation for films by an X-ray pattern which shows such as Intensity (cps) vs 2θ(degree) graph and the others.

 

 レーザーについて

 

レーザーは英語のLASERを表す。この言葉は“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”の頭文字 L,A,S,E,Rから成っている上の語句の訳は「放射の誘導放出による光増幅」で、レーザの原理を端的に表現している。個々の語句の訳は

Light Amplification  :光の増幅(光の強さが増やすこと)

Stimulated Emission : 誘導放出

Radiation       : 放射(電磁波の総称)

である。もう少し詳しく訳すと、「誘導放出された電磁波により、光を増幅すること」になる。ただしこの場合の電磁波は、増幅される光と同じ波長の光を指している。したがって、「誘導放出された光により、光を増幅すること」と訳す方が、より適切である。

(レーザ光学 根本承次郎 培風館 p.7

 

外部からのエネルギーで勃起された原子(または分子,半導体など)の誘導放出現象により電磁波(光)を増幅させる原理。またはこれから発生した波長のそろった光を収解させた高エネルギーの光。
 一対の反射鏡を向かい合わせた光共振器と組み合わせると,レーザー発振器となる。現在,マイクロ波から軟 X 線までの広いスペクトル域にわたって,極めて多くの種類の発振器が開発されている。マイクロ波領域のものはメーザーと呼ばれる。発振に使われる媒質の種類によって,気体,液体,固体,半導体の各レーザーに分類される。レーザー光は,普通の光源に比べ一て,単色性と指向性,干渉性の各点で格段に優れている。また,時間幅 100兆分の一秒の超短パルス光や瞬時値 100兆ワットの超高出力が得られている。物理学や化学の基礎研究はもちろん,材料加工,計測,医療,通信,情報,エネルギーなどの分野への応用も確実に広がっている。特に半導体によって生成されるものは光ディスクのデーター読み取りなどに広く使われている。
 近年,エキシマー・レーザーなど強力なレーザーを使って原子や分子の速度を毎秒数 cm まで落とし,静止に近い状態での分光学的研究が進んでいる。この技術を使って原子や分子を望みのパターンに配列させる光学ピンセットが可能となる。

 

エネルギー準位と緩和現像

原子、分子、イオンなどの物質粒子は、それぞれに固有な複数の状態のいずれか一つをとり、その状態に付随した一定のエネルギーをもつ。すなわち、各固有状態には一定のエネルギー値が対応しており、このようなエネルギー値の集合を粒子のエネルギー準位 (Energy level)とよぶ。エネルギー準位の構造、例えば、各準位のエネルギー値、各準位間のエネルギー差、準位は離散的か、連続的かなどは、粒子の種類と物質の種類よって決まっている。粒子があるエネルギー値をとるとき、この粒子はあるエネルギー準位うぃ占めるという。

同じ種類の粒子間の相互作用、異なる種類の粒子間の相互作用、粒子と格子振動または電磁波との相互作用は不規則に生じ、相互作用の種類に依存した有限な時間しか粒子は定常状態に留まらない。この時間を寿命(Life time)とよび、相互作用によって粒子が種々なエネルギー状態に不規則に移り変わる現像を緩和現像(relaxation phenomenon)とよぶ。