2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19H02471
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
川村 みどり 北見工業大学, 工学部, 教授 (70261401)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 良夫 北見工業大学, 工学部, 教授 (20261399)
木場 隆之 北見工業大学, 工学部, 准教授 (40567236)
室谷 裕志 東海大学, 工学部, 教授 (70366079)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 銀薄膜 / 耐久性 / 環境試験 / 水蒸気 / 酸素 / 表面粗さ / 反射率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの検討で、スパッタリング装置で成膜直後の銀薄膜表面に水蒸気を曝しただけでも表面が荒れることが判明した。しかし、成膜装置から取り出した瞬間に試料表面は空気中の酸素及び水蒸気に触れることになる。従って、成膜から環境試験まで一貫して制御した雰囲気を維持するには、環境試験も成膜装置中で行う必要があると考えた。そこで、今年度は、銀薄膜を成膜後に、水蒸気中、酸素中、水蒸気・酸素混合雰囲気中で基板温度55℃、6時間の環境試験を実施し、取り出した試料を分析した。水蒸気及び酸素の流量は合計5ccmで、圧力を6.7Pa一定とした。試料の名称をそれぞれ、H2O-Ag、O2-Ag、H2O・O2-Agとする。
結果として、最も薄膜表面形態が荒れていたのは、H2O・O2-Agで、次いでH2O-Agであった。O2-Agは、成膜してすぐに取り出したAgと同程度の平坦さを維持していた。表面観察のAFM像を解析し、グレインサイズの分布についても調査した結果からも、試料間で明確な違いが見られた。試料の正反射率は、表面粗さと対応していることが確認された。
水蒸気のみよりも酸素との混合雰囲気の方が、表面粗さを増大させることから、これまで実施してきた大気中での環境試験では、共存する酸素の影響が大きいことが判明した。銀のイオン化傾向からは、水中の溶存酸素によって容易に酸化反応は生じないと考えられるが、銀原子が容易に表面拡散する性質が影響しているのではないかと考えられる。今回、真空中の環境試験での水蒸気圧は、一般的な大気中の水蒸気分圧（20℃、RH50％）より極めて低いもかかわらず、曝露による表面粗さの増大を引き起こす点が注目に値すると考える。これは、銀薄膜を保護層なしで装置から取り出すと、今回の水蒸気曝露よりもより大きな影響を及ぼすことを意味しており、Alナノレイヤのような保護層の必要性を再確認した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
社団法人表面技術協会第144回講演大会における口頭発表「銀薄膜の表面形態に及ぼす真空中での水蒸気及び酸素曝露の影響」が、第10回学生優秀講演賞を受賞した。
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