プラズマ支援パルスレーザー蒸着による高耐熱オールセラミックス黒色絶縁薄膜の開発

等离子体辅助脉冲激光沉积高耐热全陶瓷黑色绝缘薄膜的研制

• 批准号: 21J12847
• 负责人: 山口 実奈
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12847/
• 关键词: 光吸収薄膜; ナノ複合体; 黒色絶縁体; パルスレーザー蒸着; 反射防止膜

本年度は、光吸収および高電気抵抗を担うセラミックス相の複合体を作製し、可視光全域で強く等しい吸収係数を示す黒色コーティング材料の開発を試みた。主に以下の2つの材料系に取り組み、以下の結果を得た。1)昨年度から引き続きAl(O,N)x-Ti(O,N)x系での黒色絶縁体開発を目指し、TiON相とAlON相が分相せず非晶質相として成膜されたTi-Al-O-N系薄膜について、①成膜温度の400 °Cから600 °Cへの増大、②後熱処理による分相を試みたが、複合体は作製されなかった。2)強い可視光吸収を示すLa0.6Sr0.4CoO3-δ(LSC)を光吸収相に採用し、高い電子伝導度を示す酸化物相との複合化を試みた。先行研究によりLSCとの複合体の作製が多数報告されているSm0.2Ce0.8O2-δを選択し、PLDにより成膜した。分相させるには、750 °C以上の熱処理が必要とXRD測定から示唆された。750 °C熱処理後の試料は、従来報告されている金属-酸化物系黒色絶縁膜の強度(40 μm^-1程度)には届かないが、可視光全域において6 μm^-1以上の吸収係数を示した。この試料では450 nm近傍を中心とするガウシアンピークが観測されたが、50-100 nm径のLSC粒子を誘電率3-8のマトリックスに分散させて有限差分時間領域法による電磁波計算(MEEPを使用)で算出された散乱断面積が可視広域にピークを持たず、プラズモン吸収による可視光吸収強度の増大は生じていないと示唆された。また、室温においてデジタルマルチメーターによる簡易抵抗測定からシート抵抗MΩ/sq.以上と示唆され、吸収強度は既報の金属-酸化物系黒色絶縁膜より劣るが、本研究の目標であるオールセラミックスの黒色絶縁体であった。

This year, we will try to develop a new material for optical absorption and high electrical resistance. The following 2 materials are selected from the group, and the following results are obtained. 1)In the past year, Al(O,N)x-Ti(O,N)x system has been introduced into the development of black insulators, TiON phase and AlON phase separation, amorphous phase and film formation of Ti-Al-O-N system thin films. The film formation temperature has increased from 400 °C to 600 °C. The phase separation has been tested during post-heat treatment, and the composite has been prepared. 2)To demonstrate strong visible light absorption, La0.6Sr0.4CoO3-δ(LSC) uses its high electron conductivity to demonstrate acidified phases and composites. The preparation of LSC complexes has been reported in most of the previous studies. Sm0.2Ce0.8O2-δ was selected and PLD films were formed. Phase separation, heat treatment above 750 °C is necessary for XRD determination. After heat treatment at 750 °C, the sample will report the strength of the metal-acid system black insulating film (about 40 μm^-1), and the absorption coefficient of the visible light in the whole range will be more than 6 μm^-1. The electromagnetic wave calculation (MEEP) of the sample near the center of 450 nm is carried out to calculate the scattering area of the LSC particles with diameters of 50-100 nm. The absorption intensity of the metal-acid system black insulating film was determined by simple resistance measurement at room temperature.

项目成果

Preparation of Ag?Fe2O3-Based black and electrically insulating coatings by magnetron sputtering from metal targets

金属靶材磁控溅射制备Ag?Fe2O3基黑色电绝缘涂层

• DOI: 10.1016/j.vacuum.2023.111839
• 发表时间: 2023
• 期刊: Vacuum
• 影响因子: 4
• 作者: Tanaka Satoru;Ishii Akihiro;Yamaguchi Mina;Oikawa Itaru;Yamazaki Yusuke;Imura Masaaki;Takamura Hitoshi
• 通讯作者: Takamura Hitoshi

タッチパネルディスプレイ用 Al 添加 Ag-Fe-O 系耐熱黒色絶縁膜の開発

触摸屏显示器用添加铝Ag-Fe-O耐热黑色绝缘膜的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 山口 実奈;石井 暁大;及川 格;山崎 雄亮;伊村 正明;高村 仁
• 通讯作者: 高村 仁

Helmholtz-Zentrum Berlin(ドイツ)

柏林亥姆霍兹中心（德国）