2013 Fiscal Year Research-status Report
結晶学的自己組織化による高耐久Pd薄膜型水素センサの創製
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25870772
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
春本 高志 東京理科大学, 基礎工学部, 助教 (80632611)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 水素 / パラジウム / 界面物性 / エピタキシャル成長 / 窒化アルミニウム / 薄膜 / ナノ材料 |
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| Research Abstract |
本研究は、Pd-AlN界面でのローカルエピタキシーを用いることにより、耐久性の高いPd薄膜型水素センサの創製を目指すことを目標としている。
そのために、本年度は、マグネトロンスパッタリングガンを2本購入し、Pd/AlN多層薄膜作製装置を組み上げた。そして、Pd-AlN界面への不純物元素（酸素など）の混入を防止することが可能な連続成膜法により、Pd/AlN多層薄膜を作製した。作製した多層薄膜の成長様式及び配向性を各種分析手法により解析し、スパッタリングガス圧力、スパッタリングガン電力などの成膜条件の最適化を行った。また、Pd/AlN多層薄膜の積層順序、膜厚についても最適な条件を調査した。更に、Pd/AlN多層薄膜の安定性を評価するために、熱処理も試みた。
その結果、AlN下地の上に堆積したPd薄膜は、島状成長が抑制され、膜厚が数nmであっても連続膜として安定に存在していると判明した。また、そのようなPd薄膜上に堆積したAlNは、C軸配向性を示した。そのため、Pd-AlN界面では、ローカルエピタキシャル成長しているものと考えられる。方位関係についての詳細は現在調査中であるが、Pd(111)面の上にAlN(0001)面が成長しているものと思われる。熱処理を行ったところ、Pd単層薄膜は熱的に不安定であるのに対し、AlN薄膜に挟み込まれたPd薄膜は、非常に安定であると判明した。
作製したPd/AlN多層薄膜を、水素センサとして評価したところ、水素センサ特性は、Pd薄膜の膜厚に強く依存し、最適膜厚は10 nmであった。このとき、Pd薄膜の電気抵抗率は、導入ガスの水素分圧変化に対応した値を可逆的に示した。
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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
当初計画した通りに、Pd/AlN多層薄膜作製装置の組み上げが完了した。そして、連続成膜法によるPd/AlN多層薄膜の作製を開始し、高いセンサ特性を得るために、成膜条件の最適化を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、結晶学的自己組織化を誘起しながら、水素センサ特性を測定するための専用の評価システムを構築する計画である。そして、構築した評価システムを用いてPd/AlN多層薄膜を測定する予定である。
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Research Products
(4 results)
