大気開放型低温プラズマの制御と高品質酸化亜鉛薄膜の非加熱形成技術の創成

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04094
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21010:電力工学関連
• 研究機関: 神戸市立工業高等専門学校
• 研究代表者: 赤松 浩 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (10370008)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 大気開放型低温プラズマ / 酸化亜鉛薄膜 / 塗布プラズマ分解法 / 酸素ラジカル / 酢酸亜鉛 / 誘電体バリア放電

研究成果の概要

大気開放下で発生できる低温プラズマの反応エネルギーを利用し、非真空かつ非加熱で酸化亜鉛膜を形成できる技術として塗布プラズマ分解法(MOPD)を提案した。MOPD法のプラズマ源は、片側バリア方式の誘電体バリア放電(DBD)電極系だけでなく、平面状に均一なプラズマ照射が可能な三電極式DBD電極系を開発した。原料ガスにヘリウム、反応ガスに酸素を用いてプラズマを点灯すると、反応性の酸素原子の存在が認められた。酸化亜鉛液体前駆体水溶液をPETフィルム上にスピンコートし乾燥させた。前駆体にMOPD処理した試料をXRDで評価すると、MOPD未処理の試料にはなかった酸化亜鉛に起因する回折ピークが認められた。

自由記述の分野

高電圧工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本申請課題では、非真空かつ非加熱で酸化亜鉛薄膜を形成できる革新的技術として湿式プロセスを併用した塗布プラズマ分解(MOPD)法を提案した。助成期間において、DBD電極系を応用した大気開放型プラズマ源を開発し、PET上にコートした酸化亜鉛液体前駆体にMOPD処理したところ、酸化亜鉛に起因する回折ピークが認められた。このことから、MOPD法は従来の塗布熱分解法では困難であったフレキシブル基板上への非加熱での酸化物薄膜形成技術となりうる可能性を秘めており、また真空機器を必要としないため、機能性薄膜の低コスト大量生産が期待できる。