JP2021192439A - 金属含有膜の製造方法及び酸化ガリウム膜 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明においては、酸化ガリウム膜の製造に用いる原料として、少なくともガリウムイオン及び塩化物イオンを含む点に特徴の一つを有する。このような材料は、安価であり、供給の安定性にも優れている。
ミスト化部120では、原料溶液104aを調整し、前記原料溶液104aをミスト化してミストを発生させる。ミスト化手段は、原料溶液104aをミスト化できさえすれば特に限定されず、公知のミスト化手段であってよいが、超音波振動によるミスト化手段を用いることが好ましい。より安定してミスト化することができるためである。
搬送部109は、ミスト化部120と成膜部140とを接続する。搬送部109を介して、ミスト化部120のミスト発生源104から成膜部140の成膜室107へと、キャリアガスによってミストが搬送される。搬送部109は、例えば、供給管109aとすることができる。供給管109aとしては、例えば石英管や樹脂製のチューブなどを使用することができる。
再び図1を参照し、成膜部140では、ミストを加熱し熱反応を生じさせて、基体110の表面の一部又は全部に成膜を行う。成膜部140は、例えば、成膜室107を備え、成膜室107内には基体110が設置されており、該基体110を加熱するためのホットプレート108を備えることができる。ホットプレート108は、図1に示されるように成膜室107の外部に設けられていてもよいし、成膜室107の内部に設けられていてもよい。また、成膜室107には、基体110へのミストの供給に影響を及ぼさない位置に、排ガスの排気口112が設けられてもよい。また、本発明においては、基体110を成膜室107の上面に設置するなどして、フェイスダウンとしてもよいし、基体110を成膜室107の底面に設置して、フェイスアップとしてもよい。
基体110は、成膜可能であり膜を支持できるものであれば特に限定されない。前記基体110の材料も、特に限定されず、公知の基体を用いることができ、有機化合物であってもよいし、無機化合物であってもよい。例えば、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、鉄やアルミニウム、ステンレス鋼、金等の金属、シリコン、サファイア、石英、ガラス、酸化ガリウム等が挙げられるが、これに限られるものではない。前記基体の形状としては、どのような形状のものであってもよく、あらゆる形状に対して有効であり、例えば、平板や円板等の板状、繊維状、棒状、円柱状、角柱状、筒状、螺旋状、球状、リング状などが挙げられるが、本発明においては、板状の基体が好ましい。板状の基体の厚さは、特に限定されないが、好ましくは、10〜2000μmであり、より好ましくは50〜800μmである。基体が板状の場合、成膜を行う面の面積は100mm2以上が好ましい。より好ましくは口径が2インチ(50mm)以上である。このような基体を用いることにより、大面積のα−酸化ガリウム膜を低コストで得ることができる。
キャリアガス供給部130は、キャリアガスを供給するキャリアガス源102aを有し、キャリアガス源102aから送り出されるキャリアガス(以下、「主キャリアガス」という)の流量を調節するための流量調節弁103aを備えていてもよい。また、必要に応じて希釈用キャリアガスを供給する希釈用キャリアガス源102bや、希釈用キャリアガス源102bから送り出される希釈用キャリアガスの流量を調節するための流量調節弁103bを備えることもできる。
次に、図1を参照しながら、本発明に係る酸化ガリウム膜の製造方法の一例を説明する。
上述の調査結果に基づいて、コランダム構造を有する酸化ガリウム(α−酸化ガリウム)の成膜を行った。
希釈用キャリアガスの流量を0L/分、キャリアガス流量Qを0.4L/分とすることで、ミストを加熱する時間を8.55秒とした以外は、実施例1と同じ条件で成膜、評価を行った。
ホットプレート108の伝熱面積を113cm2のままとし、成膜室内の高さが0.09cm(ミスト加熱領域の体積=10cm3)の成膜室を使用した。また、主キャリアガスの流量を0.08L/分、希釈用キャリアガスの流量を2.82L/分とし、キャリアガス流量Qを2.9L/分に調節した。この場合のミストを加熱する時間は、0.21秒である。これ以外は、実施例1と同じ条件で成膜、評価を行った。
希釈用キャリアガスの流量を0L/分、キャリアガス流量Qを0.08L/分とすることで、ミストを加熱する時間を7.50秒とした以外は、実施例2と同じ条件で成膜、評価を行った。
ホットプレート108の伝熱面積を113cm2のままとし、成膜室内の高さが0.9cm(ミスト加熱領域の体積=102cm3)の成膜室を使用した。また、主キャリアガスの流量を0.8L/分、希釈用キャリアガスの流量を28.7L/分とし、キャリアガス流量Qを29.5L/分に調節した。この場合のミストを加熱する時間は、0.21秒である。これ以外は、実施例1,2と同じ条件で成膜、評価を行った。
希釈用キャリアガスの流量を0L/分、キャリアガス流量Qを0.8L/分とすることで、ミストを加熱する時間を7.65秒とした以外は、実施例3と同じ条件で成膜、評価を行った。
102b…希釈用キャリアガス源、 103a…流量調節弁、
103b…流量調節弁、 104…ミスト発生源、 104a…原料溶液、
105…容器、 105a…水、 106…超音波振動子、 107…成膜室、
108…ホットプレート、 109…搬送部、 109a…供給管、
110…基体、 112…排気口、 116…発振器、
120…ミスト化部、130…キャリアガス供給部、140…成膜部、
500…ミスト加熱領域。
Claims (5)
- 原料溶液を霧化又は液滴化して生成されたミストを、キャリアガスを用いて搬送し、成膜室内において前記ミストを加熱して、基体上で前記ミストを熱反応させて成膜を行う金属含有膜の成膜方法であって、
前記原料溶液として少なくとも塩化物イオンと金属イオンを含む原料溶液を用い、
前記成膜室内における前記基体を含む加熱面が鉛直方向に張る空間の体積をV(cm3)としたときに、前記ミストを含む前記キャリアガスの流量Q(L/min)を、V/100以上、30V以下とすることを特徴とする金属含有膜の成膜方法。 - 前記ミストを含む前記ガスの流量Qを、V/10以上、3.0V以下とすることを特徴とする請求項1に記載の金属含有膜の成膜方法。
- 前記原料溶液として、金属を錯体又は塩の形態で、水に溶解又は分散させたものを用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の金属含有膜の成膜方法。
- 前記原料溶液として、ハロゲン化水素、ハロゲンオキソ酸、カルボン酸及び硝酸のいずれか1つ以上が混合されたものを用いることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の金属含有膜の成膜方法。
- 酸化ガリウム膜であって、
X線回折測定により測定される(0006)面の回折ピークのロッキングカーブの半値全幅値が69秒以下のものであることを特徴とする酸化ガリウム膜。
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