Preparation of multilayer films using electrodeposition of non-equilibrium metal phase from non-aqueous solutions

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K14438
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 平藤 哲司 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (70208833)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三宅 正男 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (60361648) ; 池之上 卓己 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (00633538)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 電析 / 非水電解液 / 非平衡相 / 多層薄膜

Outline of Annual Research Achievements

平衡相と非平衡相が周期的に積層する多層膜を、電析条件の周期的変化のみで作製することを試みた。電析法による周期的多層膜の作製法には、異なる金属を含む二種類の電解液を使用する二液法、一方の金属濃度を小さくし、析出電位を変えて二相を得る一液法があり、巨大磁気抵抗効果を持つ多層膜の作製に利用されている。これらとは異なり、一種類の金属の平衡相と非平衡相を交互に析出させ、これまでに無い特性を持つ多層膜を作製することを目的とした。この目的のため、電析電位を大きく変化させ得る非水溶媒（イオン液体）を用いて電析を行った。
磁性多層膜に応用可能な非平衡相である六方晶ニッケル (HCP-Ni) 膜を得るために、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド (EMIC)-塩化ニッケル (NiCl2) 浴を用いた電析を検討し、各種の電析条件が Ni 電析膜の結晶構造に及ぼす影響について調べた。空気中で、EMIC-NiCl2 電解浴を用いて Ni 電析を行った。Ni の拡散律速とならないように、低電流密度、高浴温などの条件で検討を行ったが、得られた膜は FCC-Ni であり、膜の表面性状は良くなかった。アルゴン雰囲気で定電圧電析を行ったところ、 Ti 基板上に HCP-Ni と FCC-Ni の混相を電析できることがわかった。空気雰囲気においては、同様の条件でも HCP-Ni が得られなかったことから、電析の雰囲気が得られる Ni の結晶構造に影響をおよぼすといえる。単一の EMIC-NiCl2 電解浴から HCP-Ni と FCC-Ni の混相を電析できることが確認できた。