溶液ソース大気開放ミストCVD法によるリフラクトリーメタルの成膜

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K14181
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 池之上 卓己 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (00633538)
• 研究分担者: 三宅 正男 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (60361648) ; 平藤 哲司 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (70208833)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: ミストCVD法 / リフラクトリーメタル / モリブデン / タングステン

研究実績の概要

高融点・高硬度である難加工性の材料であるモリブデンやタングステンなどの単体金属を、安定・安全な溶液を原料とする大気開放下でのCVDプロセスで成膜する技術の確立を目指し、その原料溶液や成膜条件について検討した。
モリブデンのアセチルアセトナト錯体および、モリブデン酸ナトリウムを用いてミストCVD法によるモリブデンの成膜に取り組んだが、実施した実験条件の範囲ではMoO2が得られる結果となった。そこで、前駆体に酸素を含まない塩化物へと変更したが、同様の結果となった。
これらの結果は溶媒のメタノール中の酸素が酸化物の形成に寄与していることを示唆しており、溶媒の検討の重要性が示唆された。
熱力学的検討の結果、約600℃以下の温度領域ではほぼ酸化物が安定であることが示された、一方、その温度以上となると金属単体または炭化物の安定領域が広がるため、ミストCVD法の成膜条件と合わせて検討することで、金属単体もしくは炭化物が得られる可能性が十分あることが確認された。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

モリブデンを中心にミストCVD法での成膜に適した材料の検討を行ったが、現状では金属単体を得るには至っていない。また、タングステン系の材料の検討は不十分である。
しかしながら、熱力学的な検討結果をもとに、成膜条件の検討は進んでおり、材料の検討が十分となれば、研究の進展は十分に見込めると考えている。

今後の研究の推進方策

前駆体材料・溶媒のいずれにも酸素元素を含まない溶液からの成膜を中心に検討を進めていく。一方で、メタノールは高温で水素および一酸化炭素へ分解することが示されているので、溶媒の分解ガスを還元剤として利用する方向性の検討も併せて行う。

次年度使用額が生じた理由

モリブデンとタングステンを対象とした本研究の実施計画はまずモリブデンから行った。そのためタングステン系の試薬購入に必要な予算が残る結果となった。
しかしながら、モリブデンを用いた検討結果はタングステンでの結果との類似性があると考えられるので、既に結果を想定した上で研究遂行が可能となり、平成28年度での実施を考えている。

次年度使用額の使用計画

わずかな試薬購入費を残しただけであるので、原料候補となる薬品を購入し、速やかに研究を行う予定である。