| 研究課題/領域番号 |
20K03921
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| 研究機関 | 佐世保工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
大島 多美子 佐世保工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (00370049)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 粉体ターゲット / スパッタリング / 透明導電膜 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、スパッタリング法において材料粉末をそのままターゲットとして利用することにより、安価で容易な薄膜の作製を目的として研究を行っている。2020年度に明らかとなった成膜の再現性が取れる粉体ターゲットの使用方法により、2021年度はZnOとAl2O3による混合粉体ターゲットの状態を変化させAlドープZnO（AZO）透明導電薄膜の作製を行った。ターゲットホルダーに混合粉末を充填後、プレス機によるプレス処理、ヒーターによる加熱処理等を行い、(a)プレスなし、(b)プレスなしで乾燥、(c)プレスありの様々な状態の粉体ターゲットを作製した。これらを用いてAZO薄膜を作製し、膜厚（堆積速度）、結晶性、電気特性、光学特性等を測定した。また基板加熱を行い、膜特性の改善を試みた。
その結果、作製した粉体ターゲットのかさ密度は、(a)0.38 g/cm^3、(b)0.34 g/cm^3、(c)1.3 g/cm^3であり、AZO薄膜の堆積速度は(c)0.06 nm/sで最も大きかった。また、基板温度が400 ℃では(c)0.1 nm/sでさらに堆積速度が大きくなった。(a)と(b)では基板加熱の有無によらず同程度の堆積速度0.02～0.04 nm/sであった。XRD測定結果より(a)～(c)の全てでZnO(002)の回折ピークが観測され、特に(c)の基板温度400 ℃で結晶性の良いAZO薄膜が堆積した。さらに可視光平均透過率と抵抗率においても、それぞれ82%、2.9×10^-3 Ω・cmが得られ、これまで本研究において作製したAZO薄膜の中で最も膜特性の良い結果が得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2021年度の予定は、粉末にZnOやAl2O3とは異なる材料や粒径サイズのものを使用して実験を行うものであったが、実際にはZnOとAl2O3の混合粉末を継続して使用し、当初計画していない実験を行った。研究の過程で新たな課題が見つかり計画を変更することになったが、粉体スパッタリングによる薄膜堆積過程の解明につながる重要な成果が得られたことは確かである。当初予定の材料や粒径については2022年度の計画の中に含めて実施を行う。
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| 今後の研究の推進方策 |
2022年度は当初の計画を変更し、まずは2021年度に計画していた異なる材料や粒径サイズの粉末を用いた実験を行う。対応策として、2021年度までに実施してきたZnOやAl2O3をベースにしながら新しい材料や粒径サイズを取り入れることで、大きな時間を割くことなく新しい成果が得られるものと考えている。次に、粉体スパッタリングと電子アブレーションを併用した新しいプロセスを構築し高品質膜の作製を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2021年度は、成果発表のための旅費がかからなかったことや当初の研究計画を変更したことにより粉末材料や基板材料などの消耗品は既存のものを使用したことで、次年度使用額が生じることになった。2022年度は、様々な種類の粉末や異なる粒径サイズの粉末などを購入する予定であるが、翌年度分として請求した助成金と合わせて、粉体スパッタリングと電子アブレーションを併用した新プロセス構築に必要な部品を購入し実験を行う計画である。
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