スプレー熱分解法における基板温度の定量化と薄膜生成条件の確立

1研究目的:色素増感型太陽電池の電極や導電性ガラスなどの製造工程は発展途上の段階であり、本研究では比較的簡素な設備で薄膜生成を行えるスプレー熱分解法に着目した。そこで、スプレー熱分解法は他の成膜方法と比較して薄膜の結晶性が劣っている傾向がみられ、その原因としてスプレーによる基板表面温度の変移が原因でないかと推察した。ここでは、塩化スズのエタノール溶液を用いた酸化スズ薄膜形成プロセスを基準に、基板の表面近傍の温度と酸化スズの堆積構造の依存性を調べて溶媒の蒸発と溶質の熱分解・化学反応・堆積の複雑なメカニズムを考察し、他の材料に対しても同定を行い薄膜生成条件の確立を目指した。2研究方法:現行のスプレー熱分解法による薄膜作製装置では、熱電対を用いて基板下面のヒータ面に相当する温度を監視している。そこで、基板表面の温度を精度よく測定するために放射温度計および熱電対を備えた装置を製作した。この場合、スプレー容液の汚染から放射温度計を防ぐ手法が最も重要であり、食品包装用ラップフィルムをフィルターとして設置した。また、エタノール溶液を噴射して基板表面温度の推移を観察した。3研究成果:本研究では、次のような成果、課題が得られた。(1)放射温度計、熱電対を併用することで、より正確な基板表面温度の測定を行うことのできるスプレー熱分解薄膜作製装置を製作した。(2)放射温度センサの保護フィルターには、5社の製品からポリエチレン、ポリプロピレンを原料とした食品包装用ラップフィルムを選定した。(3)スプレーによる基板表面温度の低下は、溶液よりも噴射用空気による影響を大きく受けることが分かった。(4)溶液の噴霧粒子だけが基板に接触するようにスプレー方向や作製室形状を改善する必要が生じたため、酸化スズ薄膜形成の検証に至らなかった。

1研究目的:色素増感型太陽電池の電極や導電性ガラスなどの製造工程は発展途上の段階であり、本研究では比較的簡素な設備で薄膜生成を行えるスプレー熱分解法に着目した。そこで、スプレー熱分解法は他の成膜方法と比較して薄膜の結晶性が劣っている傾向がみられ、その原因としてスプレーによる基板表面温度の変移が原因でないかと推察した。ここでは、塩化スズのエタノール溶液を用いた酸化スズ薄膜形成プロセスを基準に、基板の表面近傍の温度と酸化スズの堆積構造の依存性を調べて溶媒の蒸発と溶質の熱分解・化学反応・堆積の複雑なメカニズムを考察し、他の材料に対しても同定を行い薄膜生成条件の確立を目指した。2研究方法:現行のスプレー熱分解法による薄膜作製装置では、熱電対を用いて基板下面のヒータ面に相当する温度を監視している。そこで、基板表面の温度を精度よく測定するために放射温度計および熱電対を備えた装置を製作した。この場合、スプレー容液の汚染から放射温度計を防ぐ手法が最も重要であり、食品包装用ラップフィルムをフィルターとして設置した。また、エタノール溶液を噴射して基板表面温度の推移を観察した。3研究成果:本研究では、次のような成果、課題が得られた。(1)放射温度計、熱電対を併用することで、より正確な基板表面温度の測定を行うことのできるスプレー熱分解薄膜作製装置を製作した。(2)放射温度センサの保護フィルターには、5社の製品からポリエチレン、ポリプロピレンを原料とした食品包装用ラップフィルムを選定した。(3)スプレーによる基板表面温度の低下は、溶液よりも噴射用空気による影響を大きく受けることが分かった。(4)溶液の噴霧粒子だけが基板に接触するようにスプレー方向や作製室形状を改善する必要が生じたため、酸化スズ薄膜形成の検証に至らなかった。