電気化学的手法による高機能薄膜析出素過程および機能発現機構の解明

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電気化学的成膜法(電析法・無電解析出法など)は,物理的成膜法(蒸着・スパッタ等)では困難な精密成膜が原理的に可能であるが,析出過程が複雑で不明点が多い.そこで本研究では電気化学的手法による薄膜析出過程を素過程レベルから解析すると共に,形成された膜の機能発現機構を明らかにすることにより,本手法による機能薄膜材料分野に新たな可能性を拓くことを目的としている.前年度の検討より析出反応機構素過程の分子軌道論的モデルおよび薄膜物性(微細構造と機能特性の相関)に関する基本的知見が得られているので.本年はこれらをより精密化させながら,得られた結果全体の体系化を目指した.まず無電解析出反応柔過程(特に還元剤分子種の酸化反応過程)の非経験的分子軌道法のよる解析について,次亜リン酸や三塩化チタンなどの分子種を対象に検討を行った.その結果,次亜リン酸の場合,前年度検討を行ったジメチルアミンボランと同様に,5配位型の中間体構造をとりながら進行する反応素過程がエネルギー的に安定であることが明らかとなった.一方,三塩化チタンについては,電子放出が反応の最終段でおこることが示唆された.次に,これらの反応に対し触媒性を有する,析出表面における活性サイトについて,原子間力顕微鏡(AFM)によるキャラクタリゼーションを試みた,前年度行った無電解NiP薄膜系の結果を基に,無電解CiNiP磁性膜を対象に検討した.その結果,活性サイトの活性度には,溶液中に存在する遊離アンモニウムイオンの濃度が影響し,これが高い場合,サイトに対するブロッキングが起こり,結晶粒成長が阻害される結果,微細な粒子から成る保磁力の低い膜が成長することが明らかとなった.以上得られた結果を総合して,無電解析出反応〜膜成長〜機能特性発現の相関を系統的に明らかにし,新しい機能を有する無電解薄膜材料を設計する指針を得た.