酸化モリブデン薄膜上における液体インジウムの完全濡れ現象の機構解明

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K23573
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0401:材料工学、化学工学およびその関連分野
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 勝部 涼司 京都大学, 工学研究科, 助教 (10839947)
• 研究期間 (年度): 2019-08-30 – 2021-03-31
• キーワード: 界面反応 / 濡れ性 / 化学熱力学 / 化合物半導体 / 薄膜太陽電池 / 液体金属

研究成果の概要

液体金属は一般的に表面張力が大きく液滴化しやすいことが知られているが，液体インジウム(In)は酸化モリブデン(MoOx)薄膜上で完全濡れ状態となる。本研究の目的は，この特異な系における濡れのメカニズムを解明することである。
酸素量xを制御したMoOx薄膜上における液体Inの濡れ性を評価した結果，xが3に近い場合に完全濡れとなり，このときの界面には(111)配向した酸化インジウム(In2O3)が生成していることを見出した。さらに，In2O3が非晶質の場合には液体Inが脱濡れすることも明らかとなり，(111)配向In2O3の生成がIn/MoOx系における完全濡れ発現の鍵であることを示した。

自由記述の分野

材料工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

金属の濡れ現象は，凝固・鋳造や化合物半導体の製膜等の材料工学における幅広いプロセスにおいて重要である。液体金属が酸化物の表面を完全に濡らす液体In/MoOx系は稀有な例に過ぎなかったが，本研究によってそのメカニズムが明らかとなり，Inだけでなく様々な金属が完全濡れ状態となるような固体表面の探索指針が得られた。従って本研究の成果は，着想の端緒となった光・電子材料りん化インジウム(InP)の任意基板上製膜のように，完全濡れ状態にある液体金属を利用した次世代のデバイス・材料設計へと発展し得る。