JP2021054669A - Production method of amorphous 6-aluminum oxide film and amorphous 6-aluminum oxide film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アモルファス６酸化アルミ膜の製造方法及びアモルファス６酸化アルミ膜に係り、より詳細には、均一的に制御されたナノサイズの凹凸を有するアモルファス６酸化アルミ膜の製造も可能なにアモルファス６酸化アルミ膜の製造方法及びアモルファス６酸化アルミ膜に関する。 The present invention relates to a method for producing an amorphous aluminum oxide film and an amorphous aluminum oxide film, and more specifically, it is possible to produce an amorphous aluminum oxide film having uniformly controlled nano-sized irregularities. The present invention relates to a method for producing an aluminum hexaoxide film and an amorphous aluminum hexaoxide film.
ナノサイズの凹凸を有するアモルファス６酸化アルミ（ＡｌＯ６）は特許文献１に開示されている。すなわち、引用文献１には、表面に、ＡｌＯ６を主成分とするアモルファスから成り、直径が０．１乃至５０ｎｍ、高低差が０．１乃至５０ｎｍの複数の凹凸を有することを特徴とする蓄電材料が開示されている（引用文献１請求項１）。
製造方法として次の方法が開示されている。始発原料としてアルミ合金あるいはアルミ酸化物が用いられる。まず、始発原料を溶融し、急冷する。
始発原料がアルミ合金の場合はリボン形状に形成し、始発原料がアルミ酸化物の場合は薄膜に形成する。次いで、始発原料がアルミ合金の場合は蓚酸を用いて陽極酸化処理を行う。始発原料がアルミ酸化物の場合はＡｒ雰囲気中でスパッタリングを行う。これにより、直径が０．１乃至５０ｎｍ、高低差が０．１乃至５０ｎｍの複数の凹凸を有するＡｌＯ６を主成分とするアモルファスから成る薄膜が得られる(特許文献１表１)。
Amorphous aluminum hexaoxide (AlO 6 ) having nano-sized irregularities is disclosed in Patent Document 1. That is, the cited document 1 is characterized in that the surface of the energy storage material is composed of an amorphous material containing AlO6 as a main component and has a plurality of irregularities having a diameter of 0.1 to 50 nm and a height difference of 0.1 to 50 nm. Is disclosed (Cited Document 1 Claim 1).
The following method is disclosed as a manufacturing method. Aluminum alloy or aluminum oxide is used as the starting material. First, the first raw material is melted and rapidly cooled.
When the starting raw material is an aluminum alloy, it is formed in a ribbon shape, and when the starting raw material is an aluminum oxide, it is formed into a thin film. Next, when the starting raw material is an aluminum alloy, anodizing treatment is performed using oxalic acid. When the starting material is aluminum oxide, sputtering is performed in an Ar atmosphere. As a result, a thin film made of an amorphous substance containing AlO6 as a main component having a plurality of irregularities having a diameter of 0.1 to 50 nm and a height difference of 0.1 to 50 nm can be obtained (Patent Document 1, Table 1).
特許文献１記載技術では、始発材料を溶融し、かつ急速冷却を行わざるを得ない。従って、溶融、急速冷却のための大規模かつ複雑な装置を必要とするとともに工程が複雑である。
また、陽極酸化を行うタイプのものは個々の凹凸形状が大幅に異なる。
さらに、急速冷却工程を必ず伴うため、ナノオーダーレベルにおいては、下地形状を引き継ぐ膜、すなわち、ボトムアップタイプの膜を形成することはできない。従って、そのような膜は存在しない。
本発明は、複雑な装置を使用せず、簡単な工程でナノオーダーレベルの凹凸を有する膜の形成が可能なアモルファス６酸化アルミ膜の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、ナノオーダーレベルの凹凸を有する膜をボトムアップタイプで形成することができるアモルファス６酸化アルミ膜の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、表面にナノサイズの凹凸を有する基体上に該凹凸を引き継いだボトムアップ型のアモルファス六酸化アルミ膜を提供することを目的とする。
In the technique described in Patent Document 1, the starting material must be melted and rapidly cooled. Therefore, a large-scale and complicated device for melting and rapid cooling is required, and the process is complicated.
In addition, the anodized type has significantly different uneven shapes.
Furthermore, since a rapid cooling step is always involved, it is not possible to form a film that inherits the underlying shape, that is, a bottom-up type film, at the nano-order level. Therefore, no such membrane exists.
An object of the present invention is to provide a method for producing an amorphous aluminum oxide film capable of forming a film having nano-order level unevenness in a simple process without using a complicated device.
An object of the present invention is to provide a method for producing an amorphous aluminum oxide film capable of forming a film having nano-order level unevenness in a bottom-up type.
An object of the present invention is to provide a bottom-up amorphous aluminum hexaoxide film in which the irregularities are inherited on a substrate having nano-sized irregularities on the surface.
請求項１に係る発明は、酸化アルミ水和物の粉体を酸化性雰囲気中において熱分解による脱水反応を行うことを特徴とするアモルファス六酸化アルミの製造方法である。
請求項２に係る発明は、前記酸化アルミ水和物は、ベーム石（boehmite, α-Al2O3・H2O）である請求項１記載のアモルファス六酸化アルミの製造方法である。
上記のベーム石の場合、酸化アルミと水とのモル比は１であるが、他のモル比であってもよい。
請求項３に係る発明は、前記熱分解による脱水反応は、４００−６００℃で行う請求項２記載のアモルファス六酸化アルミの製造方法である。
４００℃未満では熱分解が不十分である。６００℃を超えると基板の種類によっては膜も剥離が生ずこともある。
請求項４に係る発明は、前記酸化性雰囲気は空気雰囲気、酸素、オゾン等の酸化性ガス雰囲気、酸化性ガスを含む不活性ガス雰囲気である請求項１ないし３のいずれか１記載のアモルファス六酸化アルミの製造方法である。
酸化性雰囲気で反応を行うことにより、膜中の酸素（O）原子空孔の発生を防止することができる。不活性ガスとしてはArが好ましい。また、不活性ガスと酸化性ガスとの流量比は、空孔の発生度合いを調べながら適宜決定すればよい。
請求項５に係る発明は、ナノサイズの凹凸を有する耐熱性基体の当該凹凸表面に前記粉体を設けて前記脱水反応を行う請求項１ないし４のいずれか１項記載のアモルファス六酸化アルミの製造方法である。
ナノサイズは１０００ｎｍ未満のサイズである。小さくなるほど本発明の効果は顕著となる。１００ｎｍ以下において、より有効であり、１０−５０ｎｍがより有効であり、０．１−１０ｎｍがさらに有効である。耐熱性基体は、脱水反応時における加熱温度において変形などが
請求項６に係る発明は、前記凹凸の高さ及び外径は０．１−１００ｎｍである請求項５記載のアモルファス六酸化アルミの製造方法である。
請求項７に係る発明は、前記耐熱性基体は半導体基板、セラミック基板又は高融点金属である請求項５又は６記載のアモルファス六酸化アルミの製造方法である。
請求項８に係る発明は、前記粉体中に、Cr、Fe、Co、Tiのいずれか1種以上を含有させる請求項１ないし７のいずれか1項記載のアモルファス六酸化アルミの製造方法である。
Cr、Fe、Co、Tiを含有させた場合、ＡｌＯ６膜は、含有させ膜中にドープされた金属特有の色を呈する。
請求項９に係る発明は、表面にナノサイズの凹凸を有する耐熱性の基体の該表面上に形成され、前記凹凸形状を引き継いだ凹凸を有するアモルファス六酸化アルミ膜である。
請求項１０に係る発明は、前記凹凸の高さ及び外径は０．１−１００ｎｍである請求項９記載のアモルファス六酸化アルミ膜である。
請求項１１に係る発明は、前記耐熱性基体は半導体基板、セラミック基板又は高融点金属である請求項９又は１０記載のアモルファス六酸化アルミ膜である。
請求項１２に係る発明は、Cr、Fe、Co、Tiのいずれか1種以上を含有する請求項９ないし１１のいずれか1項記載のアモルファス六酸化アルミ膜である。
The invention according to claim 1 is a method for producing amorphous aluminum hexaoxide, which comprises subjecting a powder of aluminum oxide hydrate to a dehydration reaction by thermal decomposition in an oxidizing atmosphere.
The invention according to claim 2 is the method for producing amorphous aluminum hexaoxide according to claim 1, wherein the aluminum oxide hydrate is boehmite (α-Al 2 O 3 · H 2 O).
In the case of the above boehmite, the molar ratio of aluminum oxide to water is 1, but other molar ratios may be used.
The invention according to claim 3 is the method for producing amorphous aluminum hexaoxide according to claim 2, wherein the dehydration reaction by thermal decomposition is carried out at 400-600 ° C.
Pyrolysis is insufficient below 400 ° C. If the temperature exceeds 600 ° C., the film may not be peeled off depending on the type of substrate.
The amorphous six according to
By carrying out the reaction in an oxidizing atmosphere, it is possible to prevent the generation of oxygen (O) atomic pores in the membrane. Ar is preferable as the inert gas. Further, the flow rate ratio of the inert gas to the oxidizing gas may be appropriately determined while checking the degree of occurrence of vacancies.
The invention according to
The nanosize is less than 1000 nm. The smaller the value, the more remarkable the effect of the present invention. Below 100 nm, it is more effective, 10-50 nm is more effective, and 0.1-10 nm is even more effective. The invention according to
The invention according to claim 7 is the method for producing amorphous aluminum hexaoxide according to
The invention according to claim 8 is the method for producing amorphous aluminum hexaoxide according to any one of claims 1 to 7, wherein any one or more of Cr, Fe, Co, and Ti is contained in the powder. is there.
When Cr, Fe, Co, and Ti are contained, the AlO6 film exhibits a color peculiar to the metal doped in the contained film.
The invention according to claim 9 is an amorphous aluminum hexaoxide film having irregularities formed on the surface of a heat-resistant substrate having nano-sized irregularities on the surface and inheriting the irregularities.
The invention according to
The invention according to claim 11 is the amorphous aluminum hexaoxide film according to
The invention according to claim 12 is the amorphous aluminum hexaoxide film according to any one of claims 9 to 11, which contains any one or more of Cr, Fe, Co, and Ti.
本発明によれば次のもろもろの効果が得られる。
複雑な装置を使用せず、簡単な工程でナノオーダーレベルの凹凸を有するアモルファス６酸化アルミ膜の形成が可能となる。
ナノオーダーレベルの凹凸を有するアモルファス６酸化アルミ膜をボトムアップタイプで形成することができる。
凹凸形状が均一に制御され、膜全体で均一な特性を発揮するアモルファス六酸化アルミ膜を提供することができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
It is possible to form an amorphous aluminum oxide film having nano-order level unevenness in a simple process without using a complicated device.
An amorphous aluminum oxide film having nano-order level unevenness can be formed in a bottom-up type.
It is possible to provide an amorphous aluminum hexaoxide film in which the uneven shape is uniformly controlled and the uniform characteristics are exhibited in the entire film.
市販のベーム石（boehmite, α-Al2O3・H2O）粉体を空気中で10℃/分の昇温速度で600℃まで加熱し、熱分解による脱水反応で六酸化アルミニウム（Al[6]）を得た。
図１には熱処理後に得られたサンプルの固体27-Al核のMAS NMRスペクトルを示す。吸収ピークの同定はGIAO-DFT ２７Aｌ計算を用いて行った（図２）。
AlO6の形成が認められた。
Commercially available boehmite (α-Al 2 O 3 · H 2 O) powder is heated to 600 ° C in air at a heating rate of 10 ° C / min, and aluminum hexaoxide (Al) is dehydrated by thermal decomposition. [6]) was obtained.
FIG. 1 shows the MAS NMR spectrum of the solid 27-Al nucleus of the sample obtained after the heat treatment. Absorption peaks were identified using the GIAO-DFT 27 All calculation (Fig. 2).
The formation of AlO 6 was observed.
Claims (12)
Priority Applications (1)
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| JP2019177749A JP2021054669A (en) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | Production method of amorphous 6-aluminum oxide film and amorphous 6-aluminum oxide film |
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| JP2019177749A JP2021054669A (en) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | Production method of amorphous 6-aluminum oxide film and amorphous 6-aluminum oxide film |
Publications (1)
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| JP2019177749A Pending JP2021054669A (en) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | Production method of amorphous 6-aluminum oxide film and amorphous 6-aluminum oxide film |
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