2017 Fiscal Year Research-status Report
水蒸気の直接噴射による水酸化物薄膜のスパッタ成膜プロセスの研究
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16K06788
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
阿部 良夫 北見工業大学, 工学部, 教授 (20261399)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金 敬鎬 北見工業大学, 工学部, 准教授 (70608471)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 反応性スパッタ / 高速成膜 / 金属ターゲットモード / エレクトロクロミック / プロトン伝道 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は、基板温度を-120～-80℃に冷却し、反応ガスとして水蒸気を基板付近に供給しながら金属Niターゲットをスパッタする低温水蒸気スパッタ法を採用することで、酸化ニッケル薄膜の成膜速度を従来方法の約８倍に高速化できることを見出した。そこで、今年度は、この高堆積速度の原因を明らかにするため、プラズマ分光分析とターゲット電圧の測定を行ない、成膜機構について検討した。
その結果、基板を冷却せず、水蒸気雰囲気中で金属Niターゲットをスパッタする従来の方法では、Niターゲットの表面が酸化されるのに対し、低温水蒸気スパッタ法を採用した場合、Niターゲットが金属状態を維持していることを見出した。基板の冷却に用いている液体チッ素タンクの表面に水蒸気が凝縮するため、ターゲット付近の水蒸気分圧が低下し、ターゲット表面を金属状態に維持できたことが高速成膜の原因であると考えられる。また、低温水蒸気スパッタ法により高速成膜した酸化ニッケル薄膜は、優れたエレクトロクロミック特性を示すことも確認し、本方法がエレクトロクロミックデバイスの製造方法として有効であることを明らかにした。薄膜材料の高速成膜により製造コストを低減できるので、エレクトロクロミック・スマートウィンドウの低コスト化にも貢献できると考えている。
さらに、低温水蒸気スパッタ法を酸化タンタル薄膜の作製にも適用し、従来方法よりも成膜速度を高速化できることを見出した。この酸化タンタル薄膜のイオン伝導性を評価した結果、基板温度の低温化とともに伝導度が上昇することを確認し、固体電解質薄膜の作製にも本方法が有効であることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
低温水蒸気スパッタ法による、酸化ニッケル薄膜の高速成膜の機構を明らかにした。また酸化タンタル薄膜の高速成膜にも本方法を適用できることを確認できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
低温水蒸気スパッタ法により作製した酸化ニッケル薄膜のエレクトロクロミック特性、および酸化タンタル薄膜のプロトン伝導性を向上させるため、基板温度やスパッタガス圧力、水蒸気供給量などのスパッタ成膜条件の最適化を行なう。
また、酸化ニッケルと酸化タンタル以外の酸化物薄膜材料に低温水蒸気スパッタ法を適用し、その有効性を確認する。
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| Causes of Carryover |
理由：ほぼ予定の使用額であったが、旅費や謝金を支出しなかっため次年度使用額が生じた。
使用計画：水蒸気スパッタ法の有効性を確認する実験を行うため、真空部品、試薬などの物品費に使用する。また研究成果を国際学会で発表するための旅費に使用する予定である。
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