2021 Fiscal Year Research-status Report
基板とターゲットの表面状態を独立に制御した高速スパッタ成膜技術
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19K05090
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
阿部 良夫 北見工業大学, 工学部, 教授 (20261399)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川村 みどり 北見工業大学, 工学部, 教授 (70261401)
金 敬鎬 北見工業大学, 工学部, 教授 (70608471)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 水蒸気スパッタ法 / 基板冷却 / 水酸化物 / β-Ni(OH)2 / エージング処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず、酸化インジウムターゲットを水蒸気雰囲気中でスパッタし、In2O3:H薄膜の作製を試みた。赤外吸収とX線回折の測定より、膜中にOH基が導入されたIn2O3薄膜の形成を確認したが、電気抵抗率が大きく、透明電極への適用は難しいことがわかった。
次に、金属ニッケルターゲットをアルゴンと水蒸気の混合ガス雰囲気中で反応性スパッタし、水酸化ニッケル薄膜の作製を試みた。なお、基板温度は室温と-80℃、水蒸気の吹き付け方向は基板側とターゲット側、-80℃で成膜後に室温まで昇温する際は真空と水蒸気雰囲気について、それぞれ比較検討した。室温で作製した試料は、透過スペクトルの測定よりバンドギャップエネルギーが3.4～3.6eVであること、X線回折の測定によりNiOに対応する回折ピークが確認されたことから、酸化ニッケル(NiO)薄膜であることを確認した。これに対し、基板温度-80℃で作製した試料は、バンドギャップエネルギーは、4.1～4.2eVと大きいことがわかった。また、成膜直後は結晶性が低く、X線回折パターンや赤外吸収スペクトルに明確なピークが観測されなかったが、成膜後に室温のデシケーター中で1～2年間保管した後には、β-Ni(OH)2に対応するX線回折ピークと赤外吸収ピークが観測され、水酸化ニッケル(Ni(OH)2)薄膜であること確認した。なお、水蒸気の吹き付け方向と昇温中の雰囲気については、顕著な影響が認められなかった。
反応ガスとして水蒸気を供給しても、基板温度が室温の場合は、成膜中に水酸化物が熱分解するが、-80℃に冷却することで熱分解が抑制され、水酸化物薄膜を作製できたものと考えられる。また、成膜後の室温でのエージング処理が、水酸化物薄膜の結晶化促進に効果があることがわかった。
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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
これまでは、電気化学的な特性をもとに、水酸化ニッケル薄膜が形成されたものと推測していたが、今回、光学特性、X線回折、赤外吸収の実験により、β-Ni(OH)2の形成を確認できたことは、重要な進歩と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
反応性スパッタ法で化合物薄膜を作製する場合、反応ガスの供給方法が重要である。そこで、本研究の低温水蒸気スパッタ法において、水蒸気を安定に供給する方法について再検討する。また、結晶性の高い水酸化物薄膜を効率的に作製するため、成膜した水酸化物薄膜のエージング条件について検討する。
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| Causes of Carryover |
本研究に使用しているスパッタ装置の故障により、実験を一時中断したため、次年度使用額が生じた。最終年度である令和4年度に、実施予定だった実験を行う。
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