真空蒸着した薄膜の厚さについて（アモルファス）

質問

学生実験にて、真空蒸着法による薄膜の作製を行い、厚さを測定しました。

実験方法は、蒸着金属にビスマス(Bi)を用いて、アルミの薄膜が蒸着されたガラス板に蒸着を行いました。このとき、真空蒸着装置のベルジャー内の真空度を5.0×10^-3Pa-以下としています。

そして、作成した薄膜の厚さを測定したところ、計算による薄膜の厚さよりも2割ほど厚くなりました。

その原因ついて、担当の方に質問したところ、蒸着された金属がアモルファスな状態となったためだと説明されました。

しかし、アモルファスについて調べたのですが、薄膜が2割も厚くなる原因となるようなことを見つけることができませんでした。

そこで質問ですが、
１、薄膜が厚くなる原因は本当にアモルファスなのか？
２、もしアモルファスが原因ならば、どうして厚くなるのか？
教えてください。

２に関してですが、自分でも詳しく知りたいと考えていますので、アモルファスについて分かりやすく（詳しく）書かれた文献がありましたら紹介して頂けるとありがたいです。

宜しくお願い致します。

回答No.3

mxf27288 · ベストアンサー

あなたは物理或いは電子工学の学生さんでしょうか。
膜厚を求めるり理論式にヒントがかくされていると思いますが、
担当されている先生が「蒸着された金属がアモルファスな状態となった」とヒントを与えてくれています。
一般的に学生実験は答えが分かっている内容ですが、実験と理論に差異が生じた場合に、その差異がどのような原因で発生したのか、それを自身で考察する訓練の場でもあります。
察するに、光学と材料科学（特に固体の構造）の学習をお勧めいたします。
まず図書館に行って勉強することをお勧めいたします。また、あなたのことを、ご存知の担当の先生にアドバイスを求めるのもいいと思います。
頑張ってください。

回答No.2

mxf27288

ありがとうございました。
金属ビスマスの薄膜がどのような構造しているのか分かりませんが、仮にアモルファス化していると仮定すれば、その膜は低密度になっていると予測されます。当然この場合、屈折率に変化が生じるので、計算による膜厚が測定値と異なったとしても不思議ではないと思います。

補足

膜厚を計算する際、蒸発金属Biの密度を9.8g/cm^3としています。

これよりもアモルファス化すると密度が低下するため、膜厚が増加するということでしょうか？

回答No.1

mxf27288

ひとつ質問がありますが、膜厚測定はどのような方法をとられましたか。
膜厚測定にはいろんな手法があります。
例えば（下記参照）
http://www.nsg-ntr.com/column/g_univ/recipe08.html#chapter2
です。
また、薄膜の膜厚測定は表面粗さ（下地の表面状態）にも影響を受けますので、
いろいろ試してみたらいいと思いますよ。

補足

>ひとつ質問がありますが、膜厚測定はどのような方法をとられましたか。

薄膜の測定方法は、参照面からの反射と測定面からの反射の光路差を利用したフィゾー干渉計によって測定しています。

同じ実験を行った人も同じように、膜厚が1~2割ほど計算値より厚くなっていたので、膜厚の測り間違いなどが原因ではないと思います。

>いろいろ試してみたらいいと思いますよ。

申し訳ありません。学生実験は講義の一部で、ある決まった時間でしか実験をすることができず、
何度も試すことができません。