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本研究では、絶縁性セラミック薄膜としてZrO_2、SiO_2、TiO_2を取挙げ、ゾル-ゲル法による合成プロセスとその電気的特性との関連性について検討した。主な検討項目は、次の通りである。
1.熱処理雰囲気の違いによるセラミック薄膜の合成とその電気的特性(主として誘電及び絶縁特性)
2.基板としてガラスを用いたときの膜物性について(主として膜厚の限界、ゾル粘度、応力と誘電及び絶縁特性)
(1)ゾル-ゲル薄膜に対する熱処理雰囲気の効果
原料としては金属アルコキシドの一種であるジルコニウムテトラブトキシド(Zr(0-n-C_4H_9)_4)を用いて薄膜を作製し、酸素濃度を変えて焼成を行い、物理・化学的測定と電気的測定を行った。
(1)酸素雰囲気での熱処理は、残留有機物の酸化・分解に有効である。
(2)熱処理温度の高い試料ほど結晶化が進行するため、抵抗率は高くなる。また、酸素雰囲気での熱処理は、結晶化の進行はみられず電気的特性は逆に悪くなる。
(2)原料としてはテトラエトキシシラン(Si(0C_2H_5)_4)を用いて、膜物性について検討した。なお、TiO_2についても一部検討した。
(1)SiO_2ゾルに高分子を混入することにより、膜厚のコントロールが可能となった。
(2)SiO_<>薄膜の抵抗率は10^8〜10^9Ω・cmとかなり低い値である。
(3)膜-基板間の結合が化学反応によるものであるため、膜がクラック・剥離を生じない範囲で応力は発生する。
(4)TiO_2については、その抵抗率に応力依存性がみられる。
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