シリコン3 次元構造を用いた低温・ウェハレベルのアルカリ金属ガスセル作製法

摘要

本論文ではCPT 共鳴方式に基づく原子時計用MEMS 型ガスセルの低温・ウェハレベルの作製法として，Si の3 次元構造にCsN3 を析出したCs 生成源を開発し，作製したガスセルが原子時計に適用できることを実証した。開発したCs 生成源は，DRIE で作製したSi の凹凸構造を用いることで約315 °C で効率的にCs を生成してガスセルへ封入できる。またCs 生成源とガスセル作製プロセスに起因する残留ガスを分析した結果，Cs 原子密度を低下させるO_2 やH2Oは極めて小さな値を示した。これはガスセルの光学特性の測定結果において，約700 日間も透過光強度が安定した結果とも一致する。以上の結果から，提案手法は原子時計の性能の向上に貢献できるプロセス技術であるとともに，産業応用上の有用性も高いと考えられる。したがって，今後は周波数の長期安定度の評価を行うことで，実用化に向けたプロセス技術の確立を目指す。