JP2008106342A - 光触媒酸化タングステン薄膜 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガスフロースパッタリングにより、加熱基板16上に成膜された光触媒酸化タングステン薄膜と成膜後に焼成されてなる酸化タングステン薄膜は、優れた可視光応答光触媒活性を示す。従来のスパッタリングより圧力が2桁程度高く、ターゲット15表面をアルゴンガスの強制流が流れ、ターゲット表面に酸素ガスが拡散してくるのを防ぎ、常にフレッシュなメタル状態に維持しつつスパッタリングし、スパッタ粒子をアルゴンの強制流にて基板上まで輸送し、基板上で酸素ガスにより酸化させることが可能である。これにより十分な酸素を導入しても通常のスパッタリングのように酸化物モードになって成膜速度が低下することはなく、酸化タングステン薄膜の高速成膜が可能となる。
【選択図】図1
Description
しかも、ガスフロースパッタリングであれば、基材加熱を行う場合の他に、基板を加熱せずに成膜した後に焼成を行う場合であっても、光触媒活性の高い酸化タングステン薄膜を成膜することができる。また、成膜された酸化タングステン薄膜の基材に対する密着性も良好であるため、高品質の酸化タングステン薄膜を製造することができる。
電力密度:1〜25W/cm2
アルゴンガス流量:0.5〜30SLM
酸素ガス流量:5〜120sccm
ターゲット基材間距離:5〜15cm
といった条件を採用することができる。
密閉された容積400ccの石英ガラス容器中に5cm角のアルカリフリーガラス基板上に垂直投影面積で25cm2の面積に成膜された酸化タングステン薄膜を設置し、石英ガラス容器に濃度約60ppmとなるようにアセトアルデヒドを充填し、可視光を照射する前に1時間ほど暗所に設置し、アセトアルデヒド濃度の変化を計測して内容物の漏れが無いことを確認する。その後、可視光を照射し、照射時間に対するアセトアルデヒド濃度の変化を計測した。なお、可視光照射には中心波長450nmのキセノンランプ(HAYASHI社製「LA−250Xeキセノンランプ」)を用いて1.0mW/cm2の光強度でサンプルに照射し、アセトアルデヒド濃度は、容器内の気相をマイクロシリンジで1ml抜き取り、ガスクロマトグラフィー(島津製作所製「GC−14B」)を用いて計測した。
通常のDCマグネトロンパルススパッタ装置を用い、真空チャンバーに、基板としてアルカリフリーガラスをセットし、荒引きポンプ(ロータリーポンプ+メカニカルブースターポンプ)で1×10−1Paまで排気した後、ターボ分子ポンプで5×10−4Paまで排気し、次いで以下の条件で酸化物モードでの酸化タングステン薄膜の成膜を行った。
・カソード形状:円形マグネトロン、基板と平行に対面して設置
・基板位置:ターゲットと基板との距離100mm
成膜圧力:5Pa
基板の加熱温度:600℃
酸素ガス流量:100sccm
Arガス流量:0sccm
投入電力:180W
投入電力密度:4W/cm2
成膜速度:9nm/min
膜厚:500nm
基板加熱を行わないこと以外は比較例1と同様にして酸化タングステン薄膜を成膜し、その後600℃で1時間の後焼成を行った。
図1に示すガスフロースパッタ装置を用い、チャンバー内に、基板としてアルカリフリーガラスをセットし、荒引きポンプ(ロータリーポンプ+メカニカルブースターポンプ)で1×10−1Paまで排気した後、以下の条件で酸化タングステン薄膜を成膜した。
・カソード形状:平行平板対向型(上記ターゲットを2枚使用、距離30mm)
・基板位置:カソード端部と基材間距離105mm
基板加熱温度:600℃
成膜圧力:70Pa
酸素ガス(反応性ガス)流量:50sccm
Arガス(強制流)流量:5SLM
投入電力:1.0kW
投入電力密度:3.9W/cm2
成膜速度:220nm/min
膜厚:500nm
基板加熱を行わなかった以外は実施例1と同様にして酸化タングステン薄膜を成膜した。その後、この酸化タングステン薄膜を大気中600℃で1時間焼成した。
Claims (10)
- ガスフロースパッタリングにより成膜されてなることを特徴とする酸化タングステン薄膜。
- 請求項1において、ターゲットとして金属タングステンを用い、酸素ガスを導入する反応性スパッタリングで成膜されてなることを特徴とする酸化タングステン薄膜。
- 請求項1又は2において、加熱基材上に成膜され、アズデポジッションで光触媒活性を示すことを特徴とする酸化タングステン薄膜。
- 請求項3において、基材として、ガラス板、金属板、金属箔又はセラミックス板を用いたことを特徴とする酸化タングステン薄膜。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、ガスフロースパッタリングにおける成膜圧力が5〜200Paであることを特徴とする酸化タングステン薄膜。
- 請求項1ないし5のいずれか1項において、アルゴンガスと酸素ガスとを別々に導入するガスフロースパッタリングにより成膜されてなることを特徴とする酸化タングステン薄膜。
- 請求項1ないし6のいずれか1項において、矩形ターゲットを向き合わせる形に配置したカソード構造を有するガスフロースパッタリング装置で成膜されてなることを特徴とする酸化タングステン薄膜。
- 請求項1ないし7のいずれか1項において、ガスフロースパッタリングにより100nm/min以上の成膜速度で成膜されてなることを特徴とする酸化タングステン薄膜。
- 請求項1ないし8のいずれか1項において、ガスフロースパッタリングによる成膜後、焼成されてなることを特徴とする酸化タングステン薄膜。
- 請求項9において、焼成条件が400〜900℃であることを特徴とする酸化タングステン薄膜。
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