ミクロ複合型無機薄膜の微構造制御と特性評価に関する研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62470064
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 金丸 文一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (40029848)
• 研究分担者: 高橋 昌男 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (00188054) ; 延谷 宏治 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (70156222) ; 吉川 信一 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (10127219)
• キーワード: 固体電解質膜 / 2次電池用電極 / TiS_2薄膜 / 窒化物超伝導体 / TiN-AlN系薄膜 / MoNーT_MN(T_M:Nb、Zr、Ti)系薄膜 / YBa_2Cu_3O_<7-X>(F、Cu)薄膜

研究概要

最終年度である本年度は、気相合成によって得られた薄膜の特性評価に重点を置いて研究を進め、以下のような結果を得た。
(1)固体電解質薄膜:2次電池用電極材として注目されているTiS_2膜において、Li^+の可逆的な層間吸着・脱着は膜の微細組織によって強く影響されるため、膜作成条件を種々検討し、C面が膜に垂直なTiS_2膜の作成条件を確立するとともに、生成膜の電気化学的評価を行った。
(2)窒化物薄膜:【○!1】NaCl型ハイブリッド窒化物の物性と価電子数(N_<UE>)の関係を明らかにするため、価電子数が9〜11の間で変化するNaCl型MoN-T_MN(T_M:Nb、Zr、Ti)混晶系薄膜をスパッタ法で作成した。【○!2】生成膜の熱安定性を検討し、窒素と金属元素の原子半径比とN_<UE>を因子として、NaCl型構造及びWC型構造の生成組成範囲を明らかにした。【○!3】X線光電子分光の測定から上記混晶系全域においてリジッドバンドモデルが適用できることを明らかにした。【○!4】NaCl型MoN及びMo側固溶体の超伝導転移温度(Tc)はいずれも8K以下で、理論による期待値の1/4程度であった。しかし、本研究で新しく合成されたWC型Mo側固溶体のTcは〜15Kであることから、構造の乱れの少ないNaCl型MoNは理論値により近い値を持つことを推論した。【○!5】ホ-ル係数がN_<UE>【approximately equal】10.5近傍で負から正に変化することを見出した。この結果と上記【○!2】及び【○!3】の結果から伝導バンドが2ケのt_<2α>と(P-εg)*バンドから構成されることを明らかにした。また、N_<UE>が10以上で(Pーεg)*バンドへ電子が充填し、NaCl型構造を不安定にすることを明らかにした。
(3)超伝導薄膜:高温酸化物超伝導体は耐環境性が低いという欠点を持つため、実用にあたっては高温で超伝導体と反応せず、且つ耐環境性に富む化合物との積層が必要である。このような積層物質を種々検討し、BaZrO_3などのBa化合物の有用性を見出した。

研究成果

• [文献書誌] 高橋昌男: "Ti_<1-X>Al_XN固溶体におけるバンドギャップの構造化学的研究" 粉体および粉末冶金. 34. 136-140 (1987)
• [文献書誌] 稲村偉: "RFースパッタ法によって合成されたTi_<1ーX>Al_XN薄膜の耐酸化性" 材料. 37. 83-86 (1988)
• [文献書誌] Masao Takahashi: "Nitride thin films" Mem.Inst.Sci.Ind.Res.,Osaka Univ.46. 25-35 (1989)
• [文献書誌] Shinichi Kikkawa: "New Materials for Advanced Lithium Battery-especially on Plasma-Assisted CVD of TiS_2" Mem.Inst.Sci.Ind.Res.,Osaka Univ.46. 63-70 (1989)
• [文献書誌] Masao Takahashi: "Durability against Oxidation for Ti_<1-X>Al_XN Thin Films" Composites and Corrosion/Coating of Advanced Materials,ed.by S.Umekawa et al.,Materials Research Society,Pennsylvania. (1989)
• [文献書誌] 森山斉昭: "RF-スパッタ法によって作製したY-Ba-Cu-O系薄膜の結晶化" 粉体および粉末冶金. 36. 123-127 (1989)
• [文献書誌] Gao-Chao Lai: "Phase transition in B1-type Mo_<1-X>Nb_XN sputtered films under ammonia annealing" J.Solid State Chem.82. 1-7 (1989)
• [文献書誌] Gao-Chao Lai: "Electronic properties of B1 type solid solution in the systems of MoN-MN(M=Nb,Zr)" Proc.Int.Conf.Electronic Components and Materials,Beijing. November. 405-408 (1989)
• [文献書誌] Gao-Chao Lai: "Preparation and characterization of superconductig B1 type Mo_<1-X>Nb_XN thin films" J.Amer.Cer.Soc.72. 2310-2313 (1990)
• [文献書誌] Shinichi Kikkawa: "Deposition Process and Some Characteristics of TiS_2 Prepared by Plasma CVD" Mem.Inst.Sci.Ind.Res.,Osaka Univ.