静電型インクジェットによる微細液滴吐出とSiの金属誘起固相誘起結晶化への応用

摘要

ニードル先端から液滴を吐出する方式の静電型インクジェットの液滴吐出挙動を調査した．ニードル先端の曲率半径を小さくすると液滴は微細化し，先端径2μmのニードルを有する静電型インクジェットノズルに，電圧3kV，幅5msの方形波電圧を1パルス印加した時に，平均直径0.86μmサイズのドットを描画できた．また、大きなサイズのドットを描画する場合には，先端径を大きくするよりも，先端径の小さい針を用いてパルス（液滴数）を増やす方がバラツキが小さくできることも分かった．このインクジェット描画装置によって，Niコロイド溶液をアモルファスSi (a-Si)薄膜表面上に描画して，金属誘起固相結晶化(Metal Induced Crystallization: MIC)を試みた．結晶構造を後方散乱電子回折像により解析した結果，描画ドット径の大きさによって，a-Siは，単一結晶粒，多結晶粒，または金属誘起横方向結晶(Metal Induced Lateral Crystallization: MILC)化モードで成長した多結晶に，結晶成長することを把握できた．また，描画ドットを小さくすることにより，単一結晶粒の形成の確率が増加することも分かった．これらより，ドット径を0.86μmに制御描画すると，0.62の確率でSiの単一結晶粒を形成できることを統計的に説明した．