2018 Fiscal Year Annual Research Report
半連続金属膜の成膜手法の確立と高感度水素センサへの応用
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18H01883
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中村 暢伴 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (50452404)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荻 博次 大阪大学, 工学研究科, 教授 (90252626)
堀川 敬太郎 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (50314836)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 半連続膜 / 超音波共鳴法 / 水素センサ / 抵抗スペクトロスコピー / 圧電体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
基板上に金属薄膜を成膜すると、最初に島状の組織が形成され、島の成長による接触・融合によって連続膜が形成される。この不連続から連続へと変化する際に、半連続膜という特徴的な電気特性をもった膜が形成される。本研究では、この半連続膜の成膜方法を確立すること、そして、この半連続膜の水素センサへの適用可否を評価することを目的としている。
本年度は、膜の形態変化を成膜中にモニタリングするためのセンサを製作した。そして、異なる金属を成膜したときの形態変化の様子を観察した。結果として、半連続膜が形成される膜厚が金属によって2~6nmの範囲で異なることが確認された。また、成膜速度が形態変化に及ぼす影響についても、金属や基板によってその大きさが異なることを実験で観測した。金属のどのような性質が形態変化に影響を与えているのかを調べるために、解析モデルの構築も行った。これは、成膜速度、島状クラスタの接触角、拡散係数などをパラメータとする既存の島状クラスタ成長モデルに対して、我々がこれまでに考案した等価回路モデルを組み合わせた膜成長解析モデルである。このモデルを使い、接触角と拡散係数の変化が、膜の形態や膜形成モニタリングの実験結果に与える影響を評価した。
また、パラジウム半連続膜を成膜して、その水素応答性を評価した。この実験では、最初に自作の水素検出システムを構築した。これは、基板上に成膜されたパラジウム膜の電気抵抗を水素雰囲気中で観測するためのものである。このシステムを用いて異なる形態のパラジウム半連続膜の水素応答性を調べたところ、同様の薄膜を使用した過去の研究に比べて、高い抵抗変化率が確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
異なる金属や成膜条件での実験を行い、半連続膜形成に対する材料や条件の影響について、着実に知見を得ている。これらの実験結果を説明するためのモデル解析も行うことができた。パラジウム半連続膜の水素センサへの応用についても、水素検出のために必要なシステムを構築し、水素応答性の評価も実施できている。当初の計画通り、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
半連続膜の形成に対する成膜金属や成膜条件の影響を調べているが、金属は純金属だけでなく合金などもある。今後も、幅広い材料に対して評価を進める予定である。水素応答性に関しては、成膜・水素検出の実験を繰り返し行い、水素センサに適したパラジウム膜を探索する予定である。
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Research Products
(5 results)
