| 研究課題/領域番号 |
15K05712
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
松坂 壮太 千葉大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30334171)
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| 研究分担者 |
森田 昇 千葉大学, 大学院工学研究科, 教授 (30239660)
比田井 洋史 千葉大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60313334)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ガラス / イオン交換 / 電圧印加 / 金属析出 / 内部配線 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，順・逆電圧印加を併用した固体イオン交換法によって，ガラス中の任意の箇所に所望の形状を有した金属層（本研究では主に銀）を形成すること，およびその金属層をガラス内部配線として利用することを目的としており，平成28年度は主として以下の3点に関する研究開発を実施した．
(1) 前年度に引き続いて透過電子顕微鏡(TEM)を用いた析出物近傍の観察を行い，金属層形成メカニズムを検討した．その結果，析出物は添加時に生成したナノ微粒子が凝集・成長したものではなく，ガラス母材中に含有された金属イオンが電極から供給された電子に還元されて出現したことが示唆された．また，電極形状の変更や初期亀裂の形成等の方法により，逆電圧印加直後に出現する析出物の起点形成メカニズムを検討した．
(2) 金属層をガラス内部微細配線として利用するためには，析出物の狭ライン・狭ピッチ化が必要である．そこで，金属ナノインクをガラスに塗布・焼成して実験に供したところ，従来比1/10以下の狭ライン・狭いピッチの微細配線が形成され，また本配線が高い導電性を有していることが明らかとなった．
(3) 電場を受けるガラス中での金属イオンの拡散挙動の2次元数値解析プログラムを作成し，実験で得られたイオン添加領域との比較を行った．その結果，数値解析から推測される添加領域は実験値と良い一致を示していた．そこで配線の狭ライン・狭ピッチ化のための必要条件を検討し，電圧印加条件の最適化に対する指針を得た．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
昨年度までの金属箔，金属ペーストに代えて，新たに金属ナノインクをイオン供給源として使用したことで，微細でかつ，高い導電性を有する配線の形成が可能となった．また，析出箇所についても数値解析による推測結果と良い一致を示しており，本研究課題は順調に進展しているものと考える．
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| 今後の研究の推進方策 |
平成29年度は以下の方針に沿って研究を進める予定である．
(1) 陽電子消滅法を用いてイオン添加・金属相析出に伴うガラス内部ネットワーク構造の変化を計測し，析出物の形成メカニズムをより微視的な視点で解明する．
(2) 前年度に作成した2次元拡散の数値解析プログラムを用いて，金属イオン添加領域を自在に制御可能な電圧印加条件を明確化する．
(3) イオン添加・析出プロセスの短時間化を目指して，イオン交換条件の最適化を図る．
(4) これまでに得られた知見を総合し，ガラス基板内部の平面上に微細配線を形成するとともに，ガラス外部への取り出し電極を製作し，本技術がガラス内微細配線技術に適用可能であることを示す．
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