ナノ構造制御されたエレクトロクロミック窒化インジウム薄膜の光学デバイス応用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555166
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 井上 泰志 名古屋大学, 環境量子リサイクル研究センター, 助教授 (10252264)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浅井 伸明 ブラザー工業(株), 研究開発センター, 研究員 ; 杉村 博之 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (10293656) ; 高井 治 名古屋大学, 理工科学総合研究センタ, 教授 (40110712) ; 穂積 篤 産業技術総合研究所, セラミックス部門, 研究員
• Keywords: 窒化インジウム / エレクトロクロミック / 表面微細構造 / 調光材料 / 表示素子材料 / 反応性イオンプレーティング / 表面吸着 / 化学結合状態

Research Abstract

本年度の研究成果は以下のとおりである.
(1)表面微細構造制御InN薄膜の作製: InN薄膜は反応性イオンプレーティング法により作製した。反応容器内を10^<-4>Paまで真空排気後,N_2ガスを1Paの圧力で導入し,N_2プラズマを発生させた.高周波出力は100W一定とした.N_2プラズマ生成後,Inるつぼを加熱してIn蒸気流を発生させるが,このとき,るつぼ温度によりIn流束を制御し,InN薄膜の堆積速度を変化させた.基板にはガラス板を用いた.基板ホルダーは接地電位とし,In流束に対して70°〜85°に傾斜させた.比較のために,傾斜角0°の試料も作製した.
(2)表面微細構造制御InN薄膜の構造評価:どの基板傾斜角で堆積した場合も,In:N=1:1の化学量論組成でウルツ鉱型結晶構造を有するInN薄膜が得られた.作製膜は101面配向していることがわかった.SEMによる表面モルフォロジー観察の結果,作製膜は基本的に10〜20nm程度の微細な柱状結晶粒がいくつか集まり,100nm程度の太さの柱状結晶粒集合体から構成されていた.基板傾斜角度が大きくなるにつれて,Shadowing効果によって生じたと考えられる結晶粒集合体間の空隙が広がり,表面積が増大していることが確認できた.断面SEM観察によって,この空隙は膜の基底部分から表面まで続いていることがわかった.さらに、基板傾斜時の基板自転速度を0.1rpmと極めて遅くすることによって,前述の柱状結晶粒集合体の形を螺旋状に制御することに成功した.
(3)表面微細構造制御InN薄膜のEC特性評価:基板を傾斜させて作製したInN薄膜試料において,明らかなEC効果の向上が認められた.すなわち,Asaiらによる「有効表面」仮説が,定性的に証明されたといえる.基板傾斜角0°の試料に比べ,基板傾斜角85°の試料では,EC現象に伴う吸収係数スペクトル変化が約2倍に向上した.また,カソード分極時の応答時間は約1/2に短縮された.

Research Products

• [Publications] A.Yamaguchi, T.Fujihara, Y.Inoue, O.Takai: "ENHANCEMENT OF ELECTROCHROMIC PROPERTY OF INDIUM NITRIDE FILMS BY INTRODUCING BIOMIMETIC MICROSTRUCTURE"Abst. Third Int. Symp. Biomimetic Materials Processing. 1. 39-39 (2003)
• [Publications] J.Matsui, D.Yamashina, Y.Inoue, O.Takai: "CHEMICAL STABILITY OF TIN-NITRIDE THIN FILMS DEPOSITED BY REACTIVE MAGNETRON SPUTTERING"Abst. Third Int. Symp. Biomimetic Materials Processing. 1. 79-79 (2003)
• [Publications] Y.Inoue, H.Yamamoto, A.Yamaguchi, H.Sugimura, O.Takai: "Electrochromic Properties of Surface-microstructured InN Films Prepared by Reactive Ion Plating"Abst. Int. Symp. 6th APCPST, 15th SPSM, OS2002 and 11th KAPRA. 1. 134-134 (2002)
• [Publications] Y.Inoue, K.Sano, H.Sugimura, O.Takai: "Structual and Mechanical Properties of Sputtered Tin-nitride Thin Films"Abst. Int. Conf. Metallurgical Coating and Thin Films 2002. 1. 49-49 (2002)
• [Publications] J.D.Kim, K.H.Lee, K.Y.Kim, H.Sugimura, O.Takai, Y.Inoue: "Characteristics and high water-repellency of a-C : H films deposited by r.f. PECVD"Surf. Coat. Technol.. 162. 135-139 (2003)
• [Publications] Y.Y.Wu, Y.Inoue, H.Sugimura, O.Takai: "Thin films with nanotextures for transparent and ultra water-repellent coatings produced from trimethylmethoxysilane by microwave plasma CVD"Chem. Vapor Depos.. 8. 47-50 (2002)