| 研究課題/領域番号 |
16360321
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
増本 博 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (50209459)
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| 研究分担者 |
後藤 孝 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60125549)
木村 禎一 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10333882)
塗 溶 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80396506)
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| キーワード | ECRプラズマ / MOCVD法 / チタニア膜 / ナノコンポジット / 低温合成 / ポリアミドイミド樹脂 / ルチル / 光触媒 |
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| 研究概要 |
本年度は、新設した液体原料噴霧ECRプラズマMOCVD法により、Ti(O-i-C_3H_7)_2(dpm)_2を原料としてチタニア膜の低温成膜をおこなった。基板温度、μ波出力などの合成条件と得られた膜の結晶構造、微細組織、成膜速度、光触媒活性との関係を調べた。成膜は、石英基板および低融点基板として耐熱温度が250℃以下の高分子であるポリアミドイミド樹脂基板上へ試みた。
石英基板上に基板温度=室温〜700℃でアナターゼ、ルチル、またはその混相膜が成膜速度約1μm/hで生成した。基板温度が700℃の時は(110)配向したルチル単相が、300℃以下では(101)配向したアナターゼ単相が得られた。500℃ではそれらの混相であった。室温でも結晶性アナターゼ単相膜が得られた。一般的な熱CVD法によるチタニア膜の合成温度に比べて300℃以上低温での成膜が可能であることが明らかになった。700℃で得られた膜の表面組織は、基板加熱にともなう膜と基板の熱膨張差によるクラックが観察された。一方、室温で得られた膜の組織は緻密で平滑性の高い膜であった。
基板温度=室温において、μ波出力が500W未満では基板への膜の合成はなかったが、500W以上では結晶質アナターゼ膜が得られた。μ波出力の増加にともないピーク強度は増加することから、ECRプラズマが低温合成に効果的であることがわかった。
これらの結果を基に、ポリアミドイミド樹脂基板上に、基板温度=室温、μ波出力700Wで、平滑な結晶質アナターゼ単相膜の合成に成功した。以上よりECRプラズマCVD法により、均一で結晶性の高いチタニア膜を低融点基板上に低温成膜が可能であることを明らかにした。
基板温度=室温、μ波出700Wで石英基板上に合成したアナターゼ単相膜の60分間の光触媒活性測定の結果、アルコールからアセトアルデヒドへの転化率は約25%と高い値を示した。
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