2014 Fiscal Year Research-status Report
蓄電機能を発現する金属酸化薄膜のプラズマプロセス技術の確立
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26390098
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
内野 喜一郎 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (10160285)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高田 啓二 関西大学, 工学部, 教授 (50416939)
梶山 博司 徳島文理大学, 理工学部, 教授 (80422434)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | プラズマCVD / PLD法 / 金属酸化膜 / フォトクロミズム / エレクトロクロミズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
VHFプラズマCVD装置を用いては、ZnとSiを含む有機金属蒸気をアルゴンおよび酸素ガスと共に放電容器内に導入してITO膜付のガラス基板上にZn-Si-O薄膜を堆積させ、フォトクロミズムが発現する条件を調べた。混合ガスをプラズマ中へガラス管で導入して、30mm程度離れた位置に置いた基板に吹き付ける形で薄膜を堆積させた。混合ガスに先立っては、まず、Znだけを含むガスとSiだけを含むガスのそれぞれで、ZnOおよびSiO2の単膜の堆積実験も行った。この予備実験の結果によると、ZnOは基板上で中心が最も膜厚が厚く、周辺に向かって膜厚が減少した。それに対して、SiO2の膜厚は、中心よりも離れた位置にピークが現れ、膜厚の絶対値もZnOより10分の1程度にしかならないことが分かった。すなわち、ZnOとSiO2で基板への付着挙動が異なることを示す結果であった。次に、2つの有機金属ガスをチャンバーの外で混合し、Zn-Si-O薄膜を堆積させた。その結果、ZnOとSiO2のナノ粒子の組成比が10:1程度となる部分にリング状に紫外線照射によりフォトクロミズムが発現した。この組成比が必然であるかどうかを確認するため、パルスレーザーアブレーションによる薄膜堆積法（PLD）でも、ZnOとSiの比が10:1のターゲット材を用いて薄膜の形成を行った。その結果、PLD法によりZn-Si-O薄膜で初めてフォトクロミズムを発現させることに成功した。しかも、30mm角のITO膜付のガラス基板全面でほぼ一様なフォトクロミズムが得られた。このPLD法では、Sn-Mg-O薄膜でも30mm角基板全面で同様にフォトクロミズムを再現性よく発現させることに成功している。今後は、エレクトロクロミズムの確認に研究を進める。
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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
プラズマCVDで堆積させたZn-Si-O薄膜において、フォトクロミズムを発現するのは、ZnOとSiO2の組成比が10:1程度であることを明らかとし、それをPLD法でも確認することができた。しかしながら、プラズマCVD法では、2種類の金属酸化物を狙った組成比である程度の面積に堆積させることに、まだまだ多くの課題があることが分かった。それに対して、PLD法では、Sn-Mg-O薄膜およびZn-Si-O薄膜において、30mm角の基板全面にフォトクロミズムを発現させることに成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
上の項目で述べたように、プラズマCVD法では、フォトクロミズムの発現をある程度の面積で得ることに、まだ多くの困難がある。それに対して、PLD法を用いれば、Sn-Mg-O薄膜およびZn-Si-O薄膜において、30mm角の基板全面で、すでにフォトクロミズム発現を可能としている。本研究の大きな目的は、これらの金属酸化膜で蓄電機能を確認することであるから、それに結びつくエレクトロクロミズムの確認を早く行う必要がある。フォトクロミズムとエレクトロクロミズムの発現では、最適な2種の金属酸化物の組成比が異なることが予想される。その調査には、PLD法を用い、先行的に研究を進める。
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| Causes of Carryover |
分担者と集まって議論する場を頻繁に持つつもりで旅費を計上していたが、初年度でまだ議論より実験を多く行う状況にあり、予定した旅費を使わなかったのが、次年度使用額が生じた理由である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は、分担者との会合を頻繁に持つ予定であり、次年度使用額はその旅費の一部として使用する。
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