電解法による新規なTiN-基複合窒化物前駆体の合成と薄膜作製・特性評価

• Project/Area Number: 12875167
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 無機工業化学
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 嶋田 志郎 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90002310)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2001: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: 電解 / TiN / 複合膜 / 前駆体 / 薄膜 / 複合窒化物

Research Abstract

Ar気流中のグローボックス内で、電解質の臭化テトラブチルアンモニウムとアルキルアミンを溶解したアセトニトリル溶液中で、Ti板をアノード電極、白金板をカソード電極として定電流電解(電流密度:20〜100mAcm^<-2>)を行った結果、黒色の粘性の高い液体が生成した。この前駆体溶液を、高純度アルゴン中で還流し重合・固化した。Arとアンモニア雰囲気下でのTG-DTA-MS測定から、分解は50-500℃と500-1100℃の2段階で進み、特に、アンモニア中での熱分解はArより低温の1000℃で完了した。続いて、アンモニア中で前駆体を2段階で熱分解した結果、温度の上昇と共に結晶性の良い均一な粒径のTiNが得られ、1000℃で生成したTiNの粒子サイズは約10nmであった。この結果に基づき、電解合成した粘性の溶液をディップ法によって石英ガラスに塗布し、Ar中で乾燥-熱分解を3回繰り返し、最後に、NH_3中で処理すると均一な200nmの粒径を持つTiN薄膜が得られた。この電気伝導率、不純物CとO量を決定した。
TiNと同様な手順で、エチッングし表面酸化層を除去したAl板を定電流電解し、前駆体溶液を作り、Ar中で200℃乾燥、400℃焼成、さらに、NH_3中1000-1200℃で焼成した結果、収率30%で均一な組成を持つAIN粉末が得られた。このAIN前駆体溶液からディップ法で石英板上にAIN薄膜作製を試みたが、クラックが入った膜が作製でき、現在、クラックのない均一な粒径を持つAIN膜を作製中である。