ArガスクラスターイオンビームによるBaTiO₃単結晶の表面清浄化とXPS測定

抄録

Arガスクラスターイオンビーム（Ar Gas Cluster Ion Beam: Ar-GCIB）エッチングを用いて強誘電体材料であるBaTiO₃単結晶の表面清浄化およびXPS測定を試みた．特に，誘電特性に影響のあるTiおよびBaの化学結合状態に着目し，エッチングダメージの有無を評価した．また，比較のためArモノマーイオンエッチングを用いた清浄化も行った．その結果，Ar-GCIBエッチングを用いた表面清浄化（ビームエネルギー：2.5 keV，クラスターサイズ：2000，エッチング時間：～240 sec）では，TiおよびBaのXPSスペクトルがともに変化しなかった．一方，Arモノマーイオンエッチングによる表面清浄化（ビームエネルギー：2 keV，エッチング時間：～240 sec）では，BaTiO₃構造中のTi⁴⁺が還元され，Ti³⁺の成分が現れることが明らかとなった．また，Ba 3dのXPSスペクトルにも2 eV程度のピークシフトが高束縛エネルギー側に生じた．従って，Ar-GCIBエッチングはBaTiO₃単結晶の表面清浄化に有効であるといえる．