利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.26】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22AT0093

利用課題名 / Title

紫外線光電子分光による透明導電酸化物薄膜の仕事関数測定

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）その他/Others（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

紫外線光電子分光 (UPS),酸化インジウム (In2O3) 透明導電膜,KrF エキシマレーザー,He-II 線

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

野本淳一

所属名 / Affiliation

産業技術総合研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-074：エックス線光電子分光分析装置(XPS)

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　透明導電膜を電子デバイスの透明電極として用いる場合、透明導電膜には導電性や透光性に加えて、積層される、または堆積する他材料との仕事関数の調整が要求される。仕事関数は、イオン化ポテンシャルとフェルミ準位の両方に影響する。仕事関数の測定手法の中で、紫外線光電子分光 (UPS) は2 次電子のカットオフエネルギーから仕事関数を算出できるのと同時に、価電子帯スペクトルのエネルギー位置からのフェルミ準位も確認できるため、その変化の機構解明に強力なツールとなる。
　我々はこれまでに紫外線 (UV) レーザー照射による透明導電酸化物薄膜の表面改質技術を開発してきている。本課題では酸化インジウム (In₂O₃) 透明導電膜の仕事関数に対するレーザー照射条件の影響を、UPS を用いて確認した。

実験 / Experimental

【利用した主な装置】
【NPF074】エックス線光電子分光分析装置 (XPS)

【実験方法】
　無アルカリガラス基板 (Corning Eagle-XG) 上に高周波マグネトロンスパッタリング法、もしくは直流アークプラズマを用いるイオンプレーティング法によりIn₂O₃ 薄膜を成膜した。成膜後、薄膜試料表面に対して大気中、および真空中でKrF エキシマレーザー (λ = 248 nm) を照射した。仕事関数は、上記 XPS 装置付属の紫外線光源: He-II 線 (40.8 eV) を用いるUPS 分析により求めた。

結果と考察 / Results and Discussion

　図 1は In₂O₃ 薄膜から得られた UPS スペクトルの2 次電子のカットオフ領域を示している。図の横軸は、測定時に印加したバイアス 6 V 分エネルギー補正している。光電子強度がゼロになるエネルギーが 2 次電子のカットオフエネルギー: Ecut に対応する。光源には He-II 線: 40.8 eV を用いたため、仕事関数 (φ) は 40.8- E_cut で算出される。図 1 から明らかなように、未照射、大気中、真空中レーザー照射した試料の φ (E_cut) は、それぞれ4.27 eV (36.53 eV)、4.34 eV (36.46 eV)、4.51 eV (36.29 eV) であり、レーザー照射は仕事関数の上昇に有効であることが確認できた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Figure 1. UPS spectra of the In₂O₃ films

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件