2021 Fiscal Year Annual Research Report
エアロゾルデポジションによるハイブリッド複合膜の創製
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19K04477
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
佐藤 祐喜 同志社大学, 理工学部, 教授 (20512693)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | エアロゾルデポジション / 酸化インジュウム / 透明導電性薄膜 / ハイブリッド複合膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エアロゾルデポジション(AD)法は、常温下で結晶性セラミックス薄膜を形成できる画期的な技術である。この成膜技術の最大のメリットは、原料微粒子の結晶構造や物理的な性質を保持したまま常温で薄膜化できる点にある。成膜のメカニズムは”常温衝撃固化現象”と呼ばれる基板と原料微粒子との衝突・粉砕時のメカノケミカル反応にあると一般的に考えられている。本研究では、数μm径の２種類の結晶性微粒子を同時に供給して堆積された薄膜は10nm程度に微粉砕された微結晶から構成された時、微粉砕粒子間の相互作用による新たな機能の発現を目指した。
液晶ディスプレイなどで用いられている ITO微粒子を用いてAD法により薄膜形成を行った。ITO薄膜形成は一般的にスパッタ蒸着法等が用いられるが、AD法では常温下で成膜ができるためにガラスのみならず、PET等の融点の低い材料系へも成膜可能である。一方、希少金属であるInを含むため、Inの使用量を減らしつつ、高い電気伝導度・可視光透過性を保持した薄膜形成を目指した。その一つとして、天然に大量に存在し、可視光透過率が高く、機械的強度の高いアルミナ微粒子をITO微粒子に徐々に混ぜて成膜を行い、その結晶学的特性、電気的特性、可視光透過性を評価した。
エアロゾル源にITO微粒子にアルミナ微粒子の組成比を増すと、アルミナとITOが偏りなく均一に分散した複合薄膜を形成し、可視光透過率はアルミナを混合した複合膜でも市販品のITO薄膜と同程度の透過率を示した。一方、電気伝導度に関しては、絶縁体であるアルミナ微粒子が66%程度混入されるまでは、ITOが100%の薄膜と同程度であるが、それ以上のアルミナ混合率で急激に電気伝導度が低下した。この結果は希少金属であるInの使用量を1/3程度削減でき、アルミニウムを混合することでより機械的強度の高い薄膜を形成することができた。
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