機能性酸化物単結晶育成用坩堝の低コスト・高強度化を達成するIr-Mo傾斜膜の開発

开发Ir-Mo梯度薄膜，实现低成本、高强度的功能性氧化物单晶生长坩埚

• 批准号: 22K04720
• 负责人: 佐藤 浩樹
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04720/
• 关键词: CVD; 成膜; イリジウム; 傾斜材料; 熱CVD; モリブデン; 傾斜機能膜; 坩堝

本研究では、熱CVD法によりMo基材上へのIr-Mo傾斜膜の成膜を行い、得られるIr-Mo膜の膜厚や組織・微細構造と機械的強度の関係性を見出し、高温環境下でも剥離することのないIr-Mo傾斜膜の実現可能性を明らかにすることを１つ目の目的とし、さらに実際にMo坩堝へIr-Mo傾斜膜を成膜し、中に酸化物原料を入れ、高周波誘導加熱法により溶融させることで、化学的安定性、また実用性を実証することを２つ目の目的としている。令和4年度は、1.小型熱CVDによる成膜条件最適化、2.大型CVD立ち上げ、3.膜構造・組織評価条件出し、4.機械的強度評価条件出しを計画し、研究を進めた。1.成膜条件最適化に関しては、Iridium (III) acetylacetonate (分子式：C15H21IrO6)を用いたMo基材上へのCVD成膜実験を行い、Ir膜の成膜条件検討を進めた。キャリアガスの種類（Ar、H2）および流量、圧力、基材の温度の最適化を行うことで、Ir-Mo傾斜膜が得られた。2.大型CVD装置立ち上げに関しては、高効率な成膜を行うために加熱方式を高周波誘導加熱としたCVD装置の検討を進め、シミュレーションをもとにしたコイル・炉構造の検討を行い、Mo基材の温度：1500℃程度の高温下でも成膜が可能となった。3.構造・組織評価については、イオンミリングによる膜断面のSEMおよびEBSD観察の条件検討を進めた。4.機械的強度評価に関しては、スタッド・プルを用いた評価系の検討を進めた。令和5年度は、大型CVD装置を含めて、Ir成膜条件の最適化を進め、膜構造および機械的強度の本格的な評価を進め、成膜条件へのフィードバックを行う予定である。

In this study, the relationship between film thickness, microstructure and mechanical strength of Ir-Mo inclined film formed on Mo substrate by thermal CVD method and thermal CVD method was investigated. The possibility of Ir-Mo inclined film formation under high temperature environment was clarified. High frequency induction heating method for melting, chemical stability, practical application, and purpose In 2010 and 2014, the following topics were discussed: 1. Optimization of film formation conditions for small-scale thermal CVD; 2. Improvement of film formation conditions for large-scale CVD; 3. Development of film structure and microstructure evaluation conditions; 4. Development of mechanical strength evaluation conditions; and 4. 1. The optimization of film formation conditions is related to the implementation of CVD film formation on Mo substrate with Iridium (III) acetylacetonate (molecular formula: C15H21IrO6) and the investigation of film formation conditions of Ir film. Optimization of flow rate, pressure and temperature of substrate by type (Ar, H2) and Ir-Mo tilt film 2. The temperature of Mo substrate is about 1500℃, and the film formation is possible at high temperature. 3. Structural and histological evaluation of the film cross-section SEM and EBSD examination conditions 4. Mechanical strength evaluation is related to the evaluation system. In order to improve the quality of large-scale CVD equipment, optimize Ir film formation conditions, evaluate the film structure and mechanical strength, and determine the film formation conditions.

项目成果

Preparation of Iridium Films by Chemical Vapor Deposition on Metal Substrates

金属基底上化学气相沉积铱薄膜的制备

• 发表时间: 2023
• 作者: Hiroki Sato;Takeshi Goto;Yuui Yokota;Takahiko Horiai;Masao Yoshino;Akihiro Yamaji;Rikito Murakami;Takashi Hanada;Satoshi Toyoda;Yuji Ohashi;Shunsuke Kurosawa;Kei Kamada;Atsushi Okuno;Akira Yoshikawa
• 通讯作者: Akira Yoshikawa