| 研究課題/領域番号 |
19J14672
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
東野 昭太 京都大学, エネルギー科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 電析 / イオン液体 / タングステン / アルミニウム / 溶存状態 / 分光法 / 錯体構造解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高耐熱性電子デバイスの製造を目的として、高融点・高強度・低熱膨張率といった特長をもつタングステンの薄膜形成・微細加工技術が求められている。本研究の目的は、室温付近での単体タングステンの電析技術の確立と、微細加工技術への応用である。タングステン源として低価数クラスター塩を添加した電解浴において、タングステン電析の可否を調べる。浴中のタングステンイオンの構造を明らかにし、その知見をもとに、得られる膜の不純物濃度や、緻密・平滑性の観点から、良好なタングステン電析浴を特定する。また、タングステンの電析技術を応用し、タングステンの微細加工を実証する。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、金属タングステン電析に関連する研究を行い、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム(EMIC)およびAlCl3からなるイオン液体において、各種タングステン塩の溶解度と溶解構造の相関を調査した。その中で、水分を含むW6Cl12は先行研究で使用されたWCl4やK3W2Cl9などの他のタングステン塩よりも高濃度まで溶解することを示し、高濃度のWを含むAl-W合金膜が得られることを示した。このW6Cl12のイオン液体中における溶存化学種を、紫外可視分光、ラマン分光、赤外分光法により解析したことで、水を含む W6Cl12 の高濃度溶解メカニズムを解明するための基礎的な知見が得られつつあり、論文投稿を準備している所である。
水分を含むW6Cl12を加えた Al系イオン液体において、Alの析出電位よりも高い電位で電解を行うと、Wを多く含む電析物が得られた。一方でこの電析物には酸素も多く含まれることが分かった。W6Cl12に含まれる水分が、酸素源になっている可能性が考えられたため、昇華精製により酸素を完全に排除した他のタングステン源を用い、新規電解液の探査を行った。５価の塩化タングステンをEMICやアセトアミドに加えると、ある組成範囲において融点が大幅に低下し、室温でも液体となることが分かった。この室温付近の融点をもつ電解液の物性に関連して、イギリスレスター大学において塩可鉄 (FeCl3) 系電解液に関して同様の現象を見出した。その物性や Fe 電析挙動について論文をまとめ、電気化学分野の査読誌である Electrochimica Acta に掲載された。以上のように、純粋な W 電析には至らなかったが、W6Cl12 の高濃度溶解の要因および不純物混入の原因を解明し、また新しい非水系電析浴の発見に至った。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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