JP5146866B2 - Multilayer thin film and manufacturing method thereof - Google Patents

Multilayer thin film and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5146866B2
JP5146866B2 JP2006141102A JP2006141102A JP5146866B2 JP 5146866 B2 JP5146866 B2 JP 5146866B2 JP 2006141102 A JP2006141102 A JP 2006141102A JP 2006141102 A JP2006141102 A JP 2006141102A JP 5146866 B2 JP5146866 B2 JP 5146866B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
film
multilayer thin
vapor deposition
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006141102A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007307848A (en
Inventor
泉 一ノ瀬
健 ジン
裕 若山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute for Materials Science
Original Assignee
National Institute for Materials Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute for Materials Science filed Critical National Institute for Materials Science
Priority to JP2006141102A priority Critical patent/JP5146866B2/en
Publication of JP2007307848A publication Critical patent/JP2007307848A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5146866B2 publication Critical patent/JP5146866B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

この出願の発明は、スピントロニクス、アクチュエーターやMEMSあるいはガスやイオンの分離膜等の分野に使用されるナノメートル精度の多層薄膜に関し、より詳しくは、自立性の多層薄膜に関するものである。   The invention of this application relates to a nanometer-precision multilayer thin film used in fields such as spintronics, actuators, MEMS, gas and ion separation membranes, and more particularly to a self-supporting multilayer thin film.

ナノメートル精度の多層薄膜は、様々な技術分野で利用されている。シリコン基板上での多層薄膜の形成は、エレクトロニクス分野の基幹となる製造技術である。磁性層と非磁性層からなる多層薄膜は、巨大磁気抵抗効果などの新しい現象を生んでおり、スピントロニクスという技術分野を支えている。   Nanometer-precision multilayer thin films are used in various technical fields. The formation of a multilayer thin film on a silicon substrate is a manufacturing technique that is the backbone of the electronics field. Multi-layered thin films consisting of magnetic and non-magnetic layers are creating new phenomena such as the giant magnetoresistive effect and support the technical field of spintronics.

ナノ厚みの多層薄膜は、組成が均一な薄膜材料と比較して、力学的強度が著しく向上する場合がある。   A nano-thick multilayer thin film may have significantly improved mechanical strength compared to a thin film material having a uniform composition.

従来の多層薄膜は、シリコンなどの平滑な基板の上に作製されておりシリコン基板をはずすほどには自己支持性を有していない。しかしながら、多層薄膜が自己支持性を有し、薄片状の形態をもつ場合、上記の特性に加えて、新しい機能材料としての可能性が広がる。例えば、非対称な構造をもつ多層薄膜は、アクチュエーターやMEMSなど、構造変化を伴う材料を製造するための重要な要素となる。また、このような多層薄膜がナノメートル厚みで得られる場合、光エネルギーの変換材料や触媒などにも利用できる。   A conventional multilayer thin film is produced on a smooth substrate such as silicon and does not have a self-supporting property enough to remove the silicon substrate. However, when the multilayer thin film has a self-supporting property and has a flaky shape, in addition to the above properties, the potential as a new functional material is expanded. For example, a multilayer thin film having an asymmetric structure is an important element for manufacturing a material accompanied by a structural change such as an actuator or MEMS. Further, when such a multilayer thin film is obtained with a nanometer thickness, it can also be used as a light energy conversion material or a catalyst.

さらに、自己支持性を有する多層薄膜が多孔性のフィルム(支持体)の上に形成されると、力学的な安定性が増し、高い圧力を負荷することができるため、ガスやイオンの分離膜として、様々な用途に利用できる。水素や二酸化炭素の分離は、21世紀の社会を支える重要な科学技術と言われる。このようなガスの効率的な分離には、ナノメートルスケールの緻密膜を作製するだけでなく、特定のガスに対する親和性を付与することが重要となる(非特許文献1)。   Furthermore, when a multi-layered thin film having self-supporting properties is formed on a porous film (support), the mechanical stability increases and a high pressure can be applied. Can be used for various purposes. The separation of hydrogen and carbon dioxide is said to be an important science and technology that will support the society of the 21st century. In order to efficiently separate such gases, it is important not only to produce a nanometer-scale dense membrane but also to give affinity for a specific gas (Non-patent Document 1).

ナノメートル精度の薄片状の多層薄膜を製造する技術は、現状ではリソグラフィーなどを用いる手法に限られている(非特許文献2)。一方、発明者らは、既に数マイクロメートルの微細孔を有する支持体の上に蒸着法によりナノ厚みの薄膜を作製する技術を開発済みである(固体状ナノ薄膜、特願2004−176314)。この技術は乾燥泡膜を支持体の微細孔内に形成して、その孔を含む全体に蒸着膜を作製する技術であるが、例えば、白金を10nmより厚く蒸着させた場合、乾燥泡膜が壊れてしまうという問題点があった(非特許文献3)。   At present, the technique for producing a flaky multilayer thin film with nanometer precision is limited to a technique using lithography or the like (Non-Patent Document 2). On the other hand, the inventors have already developed a technique for producing a nano-thickness thin film by a vapor deposition method on a support having fine pores of several micrometers (Japanese Patent Application No. 2004-176314). In this technique, a dry foam film is formed in the micropores of the support, and a vapor deposition film is formed on the entire surface including the pores. For example, when platinum is deposited to a thickness greater than 10 nm, There was a problem that it was broken (Non-Patent Document 3).

このため、蒸着膜を多層化することなどは、その厚さの増大を招くことから、到底不可能であろうと考えられていた。
平成15年度二酸化炭素固定化・有効利用技術等対策事業プログラム方式二酸化炭素固定化・有効利用技術開発「高分子膜によるCO2分離技術の開発」成果報告書(地球環境産業技術研究機構)平成16年3月. E.Kwak,etal.,NanoLetters,Vol.5,p1963−1967,2005. J.Jin,etal.,AngewandteChemieInternationalEdition,Vol.44,p4532−4535,2005. 特願2004−176314
For this reason, it has been considered that it is impossible to make the deposited film multi-layered because the thickness is increased.
2003 carbon dioxide fixation / effective utilization technology countermeasures program system carbon dioxide fixation / effective utilization technology development "Development of CO2 separation technology using polymer membrane" result report (Global Environment Industrial Technology Research Organization) 2004 March. E. Kwak, et al. , NanoLetters, Vol. 5, p1963-1967, 2005. J. et al. Jin, et al. , Angelwandte Chemie International Edition, Vol. 44, p4532-4535, 2005. Japanese Patent Application No. 2004-176314

上記実情に鑑み、ナノレベルでの制御性の良好な自己支持性の多層薄膜の可能性を各種の方法で検討したが、やはり乾燥泡膜を使用することが、ナノレベルでの制御性などで良好と考え、本発明に至ったものである。 In view of the above circumstances, the possibility of a self-supporting multilayer thin film with good controllability at the nano level was examined by various methods, but the use of a dry foam film is still due to controllability at the nano level. The present invention was considered to be satisfactory.

この出願の発明は、前記の課題を解決するために、発明者が鋭意研究を行った結果として、以下の発明1から発明6を提供する。
本発明1の多層薄膜は、表裏に貫通した微細孔を多数有する自立性薄膜の片面に、前記微細孔を覆う第1の蒸着層が形成され、更に、前記第1の蒸着層を覆うように第2の蒸着層が形成された多層薄膜であって、各蒸着層が白金、カーボン、ケイ素、鉄、テルル、インジウム、セレン化カドミウムの群から選択されるいずれかの材料からなり、前記微細孔の内径が5×10nm〜1×10nmであり、前記自立性薄膜の厚みが1×10nm〜2×10nmであり、前記第1の蒸着層が白金の場合、その厚みが1×10−1nm以上10nm以下であり、カーボンの場合、その厚みが1×10−1nm以上50nm以下であり、ケイ素の場合、その厚みが1×10−1nm以上50nm以下であり、鉄の場合、その厚みが1×10−1nm以上10nm以下であり、テルルの場合、その厚みが1×10−1nm以上100nm以下であり、インジウムの場合、その厚みが1×10−1nm以上10nm以下であり、セレン化カドミウムの場合、その厚みが1×10−1nm以上20nm以下であり、前記第2の蒸着層の厚みが10nm〜1×10nmであり、平滑とされていることを特徴とする。
本発明2の多層薄膜は、本発明1において、前記第2の蒸着層を覆うように、更に別の蒸着層が1層以上4層以下積層されている。
本発明3の多層薄膜は、本発明1又は2において前記自立性薄膜の微細孔の内径が1×10nm〜5×10nmである。
本発明4の多層薄膜は、前記自立性薄膜が金属又は半導体の無機物質からなる多層薄膜である。
本発明5の多層薄膜は、前記自立性薄膜が高分子、カーボン、銅、ニッケルの群から選択されるいずれかの材料からなる。
本発明6は、本発明1から5のいずれかに記載の多層薄膜の製造方法であって、前記自立性薄膜の微細孔内に乾燥泡膜を形成する第一工程と、前記乾燥泡膜を含む自立性薄膜の片面に所定の材料を蒸着する第二工程と、前記蒸着層の表面に新たに別材質のものを蒸着する第三工程と、前記乾燥泡膜の除去工程とよりなることを特徴とする。


The invention of this application provides the following inventions 1 to 6 as a result of intensive studies conducted by the inventors to solve the above-mentioned problems.
In the multilayer thin film of the first aspect of the present invention, a first vapor deposition layer that covers the fine holes is formed on one side of a self-supporting thin film having a large number of fine holes penetrating the front and back, and further, the first vapor deposition layer is covered. a multilayer thin film in which the second deposition layer formed, made of any material which the deposited layer is of platinum, carbon, silicon, iron, chosen tellurium, indium, from the group of selenide cadmium, the fine When the inner diameter of the hole is 5 × 10 nm to 1 × 10 5 nm, the thickness of the self-supporting thin film is 1 × 10 2 nm to 2 × 10 3 nm, and the first vapor deposition layer is platinum, the thickness thereof Is 1 × 10 −1 nm to 10 nm, in the case of carbon, the thickness is 1 × 10 −1 nm to 50 nm, and in the case of silicon, the thickness is 1 × 10 −1 nm to 50 nm. in the case of iron, the thickness of 1 × 10 - and the nm least 10nm or less, in the case of tellurium, its thickness from 100nm or less 1 × 10 -1 nm or more, in the case of indium, the thickness from 10nm or less 1 × 10 -1 nm or more, in the case of cadmium selenide The thickness is 1 × 10 −1 nm or more and 20 nm or less, and the thickness of the second vapor deposition layer is 10 nm to 1 × 10 2 nm, which is smooth.
In the multilayer thin film according to the second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, one or more additional vapor deposition layers are laminated so as to cover the second vapor deposition layer.
In the multilayer thin film of the present invention 3, the inner diameter of the micropores of the self-supporting thin film in the first or second invention is 1 × 10 2 nm to 5 × 10 4 nm.
The multilayer thin film of the present invention 4 is a multilayer thin film in which the self-supporting thin film is made of a metal or semiconductor inorganic substance.
In the multilayer thin film of the present invention 5, the self-supporting thin film is made of any material selected from the group consisting of polymer, carbon, copper and nickel.
This invention 6 is the manufacturing method of the multilayer thin film in any one of this invention 1-5, Comprising: The 1st process of forming a dry foam film in the micropore of the said self-supporting thin film, The said dry foam film A second step of depositing a predetermined material on one side of the self-supporting thin film, a third step of newly depositing a different material on the surface of the deposited layer, and a step of removing the dry foam film. Features.


上記第1の発明の多層薄膜は、多層化された蒸着層の表面のみならず、自立性薄膜の微細孔を通して裏からも外的刺激を与えることができる。つまり、理想的な自己支持性の多層薄膜であって、それが蒸着により得られることからナノレベルという超精密な多層薄膜を実現したこととなる。 The multilayer thin film according to the first aspect of the present invention can give external stimulus not only from the surface of the multilayered vapor deposition layer but also from the back through the micropores of the self-supporting thin film. In other words, it is an ideal self-supporting multilayer thin film, and since it is obtained by vapor deposition, an ultra-precise multilayer thin film of nano level is realized.

上記第1の発明の多層薄膜において、自立性薄膜の微細孔の内径を、5×10nm〜1×10nm、より好ましくは1×10nm〜5×10nmとすることにより、その力学的な安定性を向上することができる。
In the multilayer thin film of the first invention, the inner diameter of the micropores of the self-supporting thin film is 5 × 10 nm to 1 × 10 5 nm, more preferably 1 × 10 2 nm to 5 × 10 4 nm. Mechanical stability can be improved.

また、上記第1から第3発明のいずれかの蒸着層の厚みを1×10−1nm〜1×10nm、より好ましくは1nm〜1×10nmとすることにより、力学的な安定性のみならず層全体の均一性を一層、向上することができる。 Further, the thickness of the vapor deposition layer according to any one of the first to third inventions is set to 1 × 10 −1 nm to 1 × 10 4 nm, more preferably 1 nm to 1 × 10 3 nm, so that the mechanical stability is improved. The uniformity of the entire layer as well as the properties can be further improved.

本発明7の多層薄膜の製造方法は、既に開発した乾燥泡膜による蒸着層の形成技術が自己支持性の多層薄膜にも適用できることを発見し、これにより、上記超精密な多層薄膜の製造を可能にしたものである。   The method for producing a multilayer thin film of the present invention 7 has found that the already developed technology for forming a vapor deposition layer using a dry foam film can be applied to a self-supporting multilayer thin film. It is possible.

多層化できる理由は定かではないが、恐らく、自立性薄膜に最初に蒸着した層が何らかの理由で、乾燥泡膜の代替的な役割を果たし、次からの蒸着層を受け止めるからではないかと考えられる。しかし極薄い蒸着層が乾燥泡膜と同様な機能を果たし得るものであるか否かは定かではない。

The reason why it can be multi-layered is not clear, but it is probably because the first layer deposited on the free-standing film serves as an alternative to the dry foam film for some reason and accepts the next deposited layer. . However, it is not certain whether an extremely thin vapor deposition layer can perform the same function as a dry foam film.

この出願の発明は、上記の通りの特徴を持つものである。以下にその実施の形態について説明する。   The invention of this application has the characteristics as described above. The embodiment will be described below.

まず、乾燥泡膜について説明する。この出願の発明者らは、以前に、マイクロメートル領域のフレームに形成された泡膜において、水が完全に乾燥しても膜の形態を維持するものを発見した。このような膜は、液体状態の水の層を持たない泡膜として一般化され、乾燥泡膜と命名された。その詳細は、非特許文献3ならびに特許文献1に報告されている。   First, the dry foam film will be described. The inventors of this application have previously discovered that foam membranes formed in micrometer range frames maintain the membrane morphology even when the water is completely dry. Such a membrane was generalized as a foam membrane without a liquid water layer and was named dry foam membrane. The details are reported in Non-Patent Document 3 and Patent Document 1.

乾燥泡膜は、界面活性分子の希薄溶液を微細孔に付着させて得られる液体状態の薄膜から溶媒を蒸発することで形成され、表面が該界面活性分子の分子膜で覆われていることを特徴とする固体状態のナノ薄膜である。界面活性分子としては、特に限定される訳ではないが、アルキル鎖を有するものが好適に用いられる。乾燥泡膜は、界面活性分子に類似した界面活性を有する化合物からも作製でき、水以外の溶媒からも作製できる。例えば、長鎖アルキルシラン化合物のエタノール溶液などは、高い安定性をもつ乾燥泡膜の作製に用いることができる。   A dry foam film is formed by evaporating a solvent from a thin film in a liquid state obtained by attaching a dilute surface active molecule solution to the micropores, and the surface is covered with the molecular film of the surface active molecule. It is a featured solid state nano thin film. The surfactant molecule is not particularly limited, but those having an alkyl chain are preferably used. The dry foam film can be prepared from a compound having a surface activity similar to a surface active molecule, and can also be prepared from a solvent other than water. For example, an ethanol solution of a long-chain alkylsilane compound can be used for producing a dry foam film having high stability.

乾燥泡膜は、超高真空下でも安定に存在でき、ドライプロセスへの適用が可能である。   The dry foam film can exist stably even under an ultra-high vacuum and can be applied to a dry process.

以下に、この出願の発明の多層薄膜及びその製造方法について、乾燥泡膜の形成、乾燥薄膜への蒸着膜の形成、多層薄膜の製造の3つの節に別けて、さらに詳しく述べる。

・ 乾燥泡膜の形成
In the following, the multilayer thin film and the method for producing the same of the invention of this application will be described in more detail in three sections: formation of a dry foam film, formation of a deposited film on the dry thin film, and production of the multilayer thin film.

・ Formation of dry foam film

この出願の発明では、多層薄膜を製造するために、乾燥泡膜を利用する。乾燥泡膜の形成に関しては、既に非特許文献3などで開示されている。乾燥泡膜は、幅広い界面活性分子、または界面活性分子に類似した特徴を有する化合物を用いて作製することができる。この出願の発明は、従来周知のものに制限を加える必要はないが、多層薄膜の製造に好適な界面活性分子、または界面活性分子に類似した特徴を有する化合物として以下のようなものが挙げられる。 In the invention of this application, a dry foam film is used to produce a multilayer thin film. The formation of a dry foam film has already been disclosed in Non-Patent Document 3 and the like. Dry foam membranes can be made using a wide range of surface active molecules or compounds having characteristics similar to surface active molecules. The invention of this application is not necessarily limited to those conventionally known, but examples of the surface active molecule suitable for the production of the multilayer thin film or compounds having characteristics similar to the surface active molecule include the following. .

界面活性分子の多くは、分子内に疎水性の基と親水性の基を有する。疎水性の基としては、特に限定される訳ではないが、アルキル鎖が好適に用いられる。疎水性の基は、一つである必要はない。例えば、二本鎖型やジェミニ型の界面活性分子でも、安定な乾燥泡膜が形成できる。親水性の基としては、特に制限される訳ではないが、トリメチルアンモニウムなどの4級アミンを有するもの、あるいは双性イオン型の基を有するものが挙げられる。これらの親水性の基を有する界面活性分子からは、160℃以上の熱安定性を示す乾燥泡膜が形成できる場合がある。界面活性分子は、イオン性液体などを形成する傾向があるイミダゾリウム塩の親水部を有するものであってもよい。界面活性分子に類似した特徴を有する化合物には、アルキル鎖を有する金属アルコキシドなどの有機金属化合物が含まれる。例えば、オクタデシルトリメトキシシランやオクタデシルジメチル(3−トリメトキシシリル−プロピル)アンモニウムクロリド(以下、C18−N−Siと略す)などは、多層薄膜を製造するための優れた乾燥泡膜を与える。
乾燥泡膜の形成には、界面活性分子または界面活性分子に類似した特徴を有する化合物を組み合わせて用いることも可能である。
Many surface active molecules have a hydrophobic group and a hydrophilic group in the molecule. The hydrophobic group is not particularly limited, but an alkyl chain is preferably used. The number of hydrophobic groups need not be one. For example, a stable dry foam film can be formed even with a double-stranded or gemini-type surfactant molecule. The hydrophilic group is not particularly limited, and examples thereof include those having a quaternary amine such as trimethylammonium or those having a zwitterionic group. From the surface-active molecules having these hydrophilic groups, a dry foam film having a thermal stability of 160 ° C. or higher may be formed. The surface active molecule may have a hydrophilic portion of an imidazolium salt that tends to form an ionic liquid or the like. Compounds having characteristics similar to surfactant molecules include organometallic compounds such as metal alkoxides having an alkyl chain. For example, octadecyltrimethoxysilane, octadecyldimethyl (3-trimethoxysilyl-propyl) ammonium chloride (hereinafter abbreviated as C18-N-Si), and the like provide excellent dry foam films for producing multilayer thin films.
In forming a dry foam film, it is possible to use a surface active molecule or a combination of compounds having characteristics similar to the surface active molecule.

一方、代表的な溶媒としては水が用いられるが、アルコールなどの有機溶媒であってもよく、有機溶媒と水との混合溶媒であってもよい。即ち、界面活性分子または界面活性分子に類似した特徴を有する化合物が、溶媒の表面張力を下げるように気液界面に分子膜を形成する特性を示すことが重要であり、その溶媒には特に制限がない。   On the other hand, water is used as a representative solvent, but it may be an organic solvent such as alcohol, or a mixed solvent of an organic solvent and water. That is, it is important that surface active molecules or compounds having characteristics similar to surface active molecules exhibit the property of forming a molecular film at the gas-liquid interface so as to lower the surface tension of the solvent. There is no.

乾燥泡膜を形成させる微細孔は、内径が5nm〜5×10nm、より好ましくは5×10nm〜1×10nm、さらに好ましくは1×10nm〜5×10nmのものが用いられる。概微細孔の内面は、特に制限させる訳ではないが、適度の親水性を有するものが好ましい。例えば、高分子、金属あるいは金属酸化物からなる微細孔が好適に用いられる。概微細孔は、円形、角形、多角形等或いは異径等の何れの断面形状を有するものでもよい。前記内径とは、これらの形状の最小穴幅をいう。 The micropores for forming the dry foam film have an inner diameter of 5 nm to 5 × 10 5 nm, more preferably 5 × 10 nm to 1 × 10 5 nm, and still more preferably 1 × 10 2 nm to 5 × 10 4 nm. Used. The inner surface of the substantially fine pores is not particularly limited, but those having moderate hydrophilicity are preferable. For example, micropores made of polymer, metal or metal oxide are preferably used. The substantially fine hole may have any cross-sectional shape such as a circle, a square, a polygon, or a different diameter. The inner diameter refers to the minimum hole width of these shapes.

乾燥泡膜は、界面活性分子または界面活性分子に類似した特徴を有する化合物の希薄溶液を用いて作製される。前記希薄溶液の濃度としては、付着させる微細孔のサイズにも依存するが、1×10−5Mから1Mの範囲(Mは、モル濃度を表す)が好適であり、1×10−4Mから1×10−1Mの範囲がより好適であり、1×10−3Mから1×10−2Mの範囲がさらに好適である。上記希薄溶液を微細孔に付着させる方法としては、スプレー法、塗布法、スピンコーティング法などの様々な方法を用いることが可能であるが、一般には、微細孔を有する自立性薄膜を概希薄溶液中に浸漬する方法が好適に用いられる。 Dry foam membranes are made using dilute solutions of surface active molecules or compounds having characteristics similar to surface active molecules. The concentration of the dilute solution depends on the size of the micropores to be attached, but is preferably in the range of 1 × 10 −5 M to 1M (M represents the molar concentration), and 1 × 10 −4 M To 1 × 10 −1 M is more preferable, and 1 × 10 −3 M to 1 × 10 −2 M is more preferable. Various methods such as a spray method, a coating method, and a spin coating method can be used as a method for attaching the diluted solution to the micropores. In general, however, a self-supporting thin film having micropores is generally used as a dilute solution. A method of immersing in is preferably used.

乾燥泡膜は、微細孔に付着した希薄溶液から溶媒が蒸発することによって形成される。溶媒の蒸発は、一般には、数秒から数十分の間、空気中に放置することで行うことができる。蒸発の速度は、放置する環境の温度に左右され、高温ほど早くなる。また、乾燥した空気を自立性薄膜に吹き付けることによっても高速化できる。必要に応じて、減圧下で乾燥させることも可能である。このようにして形成された乾燥泡膜は、10−5Pa程度の真空条件下でも十分に安定である。 The dry foam film is formed by evaporating the solvent from the diluted solution attached to the micropores. The evaporation of the solvent can generally be performed by leaving it in the air for several seconds to several tens of minutes. The rate of evaporation depends on the temperature of the environment in which it is left, and becomes faster at higher temperatures. The speed can also be increased by blowing dry air onto the self-supporting thin film. If necessary, drying under reduced pressure is also possible. The dry foam film thus formed is sufficiently stable even under vacuum conditions of about 10 −5 Pa.

通常の乾燥泡膜は、分子2個分の厚みを有する。しかしながら、例えば、界面活性分子の親水部と相互作用するような溶質(タンパク質やポリマー、無機粒子など)が含まれていれば、溶質が乾燥泡膜に取り込まれ、乾燥泡膜の厚みが増す。また、比較的濃い濃度の界面活性分子または界面活性分子に類似した特徴を有する化合物の溶液を用いた場合、乾燥泡膜の縁の部分が厚くなる場合がある。このような理由から、乾燥泡膜の厚みは、1nm〜1×10nmであることが好ましく、2nm〜2×10nmであることがより好ましく、3nm〜3×10nmであることがさらにより好ましい。 A normal dry foam film has a thickness of two molecules. However, for example, if a solute (protein, polymer, inorganic particle, etc.) that interacts with the hydrophilic portion of the surface active molecule is contained, the solute is taken into the dry foam film and the thickness of the dry foam film increases. In addition, when a relatively concentrated surfactant molecule or a solution of a compound having characteristics similar to the surfactant molecule is used, the edge portion of the dry foam film may be thick. For such reasons, the thickness of the dry foam film is preferably 1 nm to 1 × 10 3 nm, more preferably 2 nm to 2 × 10 2 nm, and further preferably 3 nm to 3 × 10 nm. More preferred.

乾燥泡膜は、単独または複数の有機、無機、あるいは金属成分を混入することができ、洗浄や焼成、酸素プラズマ処理などの方法により、有機成分の一部あるいは全部を除去することができる。その結果、無機や金属成分からなる薄膜が得られる。このようにして形成された薄膜も、乾燥泡膜に含まれ、他のものと同様に、多層薄膜の製造に用いることができる。   The dry foam film can be mixed with one or more organic, inorganic, or metal components, and part or all of the organic components can be removed by a method such as washing, baking, or oxygen plasma treatment. As a result, a thin film made of an inorganic or metal component can be obtained. The thin film formed in this way is also included in the dry foam film and can be used for the production of a multilayer thin film like the others.

以上の知見に基づき、多層薄膜の製造のための自立性薄膜と乾燥泡膜の形成について、表1及び表2に具体的に例示した。

Based on the above knowledge, the formation of the self-supporting thin film and the dry foam film for the production of the multilayer thin film is specifically exemplified in Tables 1 and 2.

微細孔をもつ高分子膜(フォルムバール)の例として、電子顕微鏡用の支持膜(応研商事150−Bタイプ)を用いて実験を行った。この支持膜は、0.5μm〜10μm程度の微細孔を有し、表面には、カーボンが蒸着されており、若干の疎水性を示す。微細孔の長さは、高分子膜の厚みと一致し、0.1μm程度である。


表2において、自立性薄膜No.は、表1のNo.を示すことで、その材質などを援用した。


・ 乾燥泡膜への蒸着膜の形成
As an example of a polymer film (form bar) having micropores, an experiment was performed using a support film for electron microscope (Oken Shoji 150-B type). This support film has fine pores of about 0.5 μm to 10 μm, and carbon is vapor-deposited on the surface, showing a slight hydrophobicity. The length of the micropores matches the thickness of the polymer film and is about 0.1 μm.


In Table 2, the self-supporting thin film No. No. in Table 1 The material etc. were used by showing.


・ Formation of vapor-deposited film on dry foam film

この出願の発明の多層薄膜は、乾燥泡膜により塞がれた微細孔を有する自立性薄膜に、少なくとも1回以上、蒸着膜を積み重ねることで製造される。乾燥泡膜は、表面が分子膜で覆われていることを特徴とする固体状態のナノ薄膜であり、通常、分子2個分の厚みを有する。このような超薄膜の構造を有するにも関わらず、乾燥泡膜は、一般に100℃以上の熱安定性を有し、160℃以上の熱安定性を有するものもある。さらに乾燥泡膜は、この出願の発明の方法によれば、金属や半導体、無機物質などの蒸着膜を積み重ねても膜の形状を保つことができる。 The multilayer thin film of the invention of this application is manufactured by stacking a deposited film at least once on a self-supporting thin film having micropores closed by a dry foam film. A dry foam film is a solid nano-thin film characterized in that its surface is covered with a molecular film, and usually has a thickness of two molecules. Despite having such an ultra-thin structure, the dry foam film generally has a thermal stability of 100 ° C. or higher and some has a thermal stability of 160 ° C. or higher. Furthermore, according to the method of the invention of this application, the dry foam film can maintain the shape of the film even when the deposited films of metals, semiconductors, inorganic substances and the like are stacked.

実施例で示されるように、蒸着法としては、スパッタリングや電子ビーム蒸着、あるいは真空蒸着法などが利用できる。また、蒸着が可能な物質は、特に制限がある訳ではないが、鉄、シリコン、テルル、インジウム、セレン、白金、カーボンなどが挙げられる。蒸着法では、気相中のガス状物質が付着し、堆積することで薄膜が形成される。上記のような多様な物質や蒸着法が利用できることは、乾燥泡膜が気相中のガス状物質に対して非常に安定であることを示している。   As shown in the examples, sputtering, electron beam evaporation, vacuum evaporation, or the like can be used as the evaporation method. The substance that can be deposited is not particularly limited, and examples thereof include iron, silicon, tellurium, indium, selenium, platinum, and carbon. In the vapor deposition method, a gaseous substance in a gas phase adheres and is deposited to form a thin film. The availability of various materials and vapor deposition methods as described above indicates that the dried foam film is very stable against gaseous substances in the gas phase.

一方、乾燥泡膜は、分子膜の表面に付着した物質が相転移を起こすと、壊れやすい傾向にある。例えば、C18−N−Siは、分子2個分の厚みの非常に安定な乾燥泡膜を形成し、10nmの厚みの白金を蒸着させることが可能であるが、20nmの厚みまで蒸着すると、膜が破れてしまう。これは、最初に付着した粒子状の白金が、厚みの増加とともに融合し、大きな張力を与えるためと考えられる。このような相転移が起こらないカーボンなどでは、50nmの厚みの薄膜を蒸着することができる。半導体であるシリコンやテルルでは、それぞれ、50nm、100nmの厚みの薄膜を蒸着できることが実証されている。一方、金属であるインジウムや鉄では、50nmの薄膜を蒸着することで、膜が壊れてしまう。蒸着可能な厚みは、蒸着法や条件にもよるが、数マイクロメートルの微細孔に形成された乾燥泡膜に金属性の物質を蒸着した場合、10nm〜50nmの厚みの蒸着膜が形成されたときに、膜が壊れる傾向がある。一方、半導体や絶縁体では、このような現象が起こりにくい。   On the other hand, a dry foam film tends to be fragile when a substance attached to the surface of the molecular film undergoes a phase transition. For example, C18-N-Si can form a very stable dry foam film having a thickness of two molecules and deposit platinum having a thickness of 10 nm. Will be torn. This is thought to be because the particulate platinum that was first deposited fused with the increase in thickness and gave a large tension. With carbon or the like in which such phase transition does not occur, a thin film having a thickness of 50 nm can be deposited. It has been demonstrated that thin films having a thickness of 50 nm and 100 nm can be deposited on silicon and tellurium, which are semiconductors, respectively. On the other hand, in the case of indium or iron, which is a metal, the film is broken by depositing a 50 nm thin film. Although the thickness which can be vapor-deposited depends on the vapor deposition method and conditions, when a metallic substance is vapor-deposited on a dry foam film formed in micropores of several micrometers, a vapor-deposited film having a thickness of 10 nm to 50 nm is formed. Sometimes the membrane tends to break. On the other hand, such a phenomenon hardly occurs in semiconductors and insulators.

乾燥泡膜は超高真空下でも安定なため、蒸着時の真空度には、特に制限がない。また、乾燥泡膜は、一般に200℃以上に加熱すると壊れるため、通常の蒸着は室温付近で行われる。さらに、蒸着する物質は、化合物であっても構わない。例えば、セレン化カドミウム(CdSe)などは、真空蒸着法により良好な蒸着膜が得られる。   Since the dry foam film is stable even under ultra-high vacuum, the degree of vacuum during vapor deposition is not particularly limited. Moreover, since a dry foam film generally breaks when heated to 200 ° C. or higher, normal vapor deposition is performed near room temperature. Further, the material to be deposited may be a compound. For example, cadmium selenide (CdSe) or the like can obtain a good vapor deposition film by a vacuum vapor deposition method.

乾燥泡膜には、単独または複数の有機、無機、あるいは金属成分を混入することができ、この場合、分子2個分より大きな厚みとなる。乾燥泡膜が厚い場合、用いた界面活性分子または界面活性分子と類似した特徴を有する化合物の種類にも依存するが、一般には、その表面への蒸着膜の形成が容易になる。   A single or a plurality of organic, inorganic, or metal components can be mixed into the dry foam film, and in this case, the thickness is larger than two molecules. When the dry foam film is thick, the surface-active molecule used or a compound having characteristics similar to the surface-active molecule depends on the type, but in general, it is easy to form a deposited film on the surface.

乾燥泡膜により塞がれた微細孔を有する自立性薄膜は、通常、片面から蒸着される。しかしながら、蒸着装置のチャンバー内での配置を工夫すると、自立性薄膜の両面に同時に蒸着膜を形成することも不可能ではない。この場合、乾燥泡膜には蒸着膜が両面から形成される。

・ 多層薄膜の製造
A self-supporting thin film having micropores closed by a dry foam film is usually deposited from one side. However, if the arrangement in the chamber of the vapor deposition apparatus is devised, it is not impossible to simultaneously form the vapor deposition film on both surfaces of the self-supporting thin film. In this case, a vapor deposition film is formed on both sides of the dry foam film.

・ Manufacture of multilayer thin films

多層薄膜は、前節の操作により少なくとも1回以上の蒸着を施した自立性薄膜の表面に、膜の形状を壊すことなく再度蒸着することで製造できる。   A multilayer thin film can be manufactured by re-depositing on the surface of a self-supporting thin film that has been deposited at least once by the operation described in the previous section without destroying the shape of the film.

一般には、第一の蒸着層が安定に形成されていれば、力学的な安定性が増し、第2の蒸着層の形成が容易になる。例えば、C18−N−Siの乾燥泡膜の表面には、20nmの厚みの白金を形成させることができないが、10nmの厚みのテルルを蒸着させた後では、20nmの白金を蒸着することができる。また、C18−N−Siの乾燥泡膜の表面に50nmの厚みのインジウムを蒸着することはできないが、10nmの厚みのテルルを蒸着させた後では、100nmのインジウムを蒸着することができる。   In general, if the first vapor deposition layer is stably formed, the mechanical stability is increased and the formation of the second vapor deposition layer is facilitated. For example, platinum having a thickness of 20 nm cannot be formed on the surface of a dry bubble film of C18-N-Si, but after depositing tellurium having a thickness of 10 nm, 20 nm of platinum can be deposited. . In addition, although indium with a thickness of 50 nm cannot be deposited on the surface of a dry bubble film of C18-N-Si, indium with a thickness of 100 nm can be deposited after tellurium with a thickness of 10 nm is deposited.

10nmの厚みのテルルを蒸着させた表面には、20nmの厚みのカーボンや白金が均一に蒸着するが、50nmのインジウムを蒸着させた場合は、表面の凹凸が大きくなる。このように、均一な多層薄膜を製造するには、物質の組み合わせが重要になる。   Carbon and platinum having a thickness of 20 nm are uniformly deposited on the surface on which tellurium having a thickness of 10 nm is deposited. However, when indium having a thickness of 50 nm is deposited, unevenness on the surface becomes large. Thus, the combination of materials is important for producing a uniform multilayer thin film.

第二の蒸着層の上には、第三の蒸着層が形成できる。例えば、C18−N−Siの乾燥泡膜の表面に10nmの厚みのテルルを蒸着した後、10nmの厚みのインジウムを蒸着し、さらに10nmの厚みの白金を蒸着すると、3つの層からなる多層薄膜が形成される。同様に、10nmの厚みのテルルを蒸着した後、10nmの厚みの白金を蒸着し、さらに20nmのカーボンを蒸着することも可能である。一般には、第三の蒸着層の形成は、第一や第二の蒸着層の形成よりも容易である。   A third vapor deposition layer can be formed on the second vapor deposition layer. For example, when tellurium having a thickness of 10 nm is vapor-deposited on the surface of a dry bubble film of C18-N-Si, indium having a thickness of 10 nm is vapor-deposited, and further platinum having a thickness of 10 nm is vapor-deposited. Is formed. Similarly, after tellurium having a thickness of 10 nm is vapor-deposited, platinum having a thickness of 10 nm can be vapor-deposited, and further carbon having a thickness of 20 nm can be vapor-deposited. In general, the formation of the third vapor deposition layer is easier than the formation of the first and second vapor deposition layers.

多層薄膜には、限りない組み合わせがあり、全てを説明することができないが、上記のような方法により、様々な多層薄膜を製造することが可能である。   There are infinite combinations of multilayer thin films, and not all of them can be explained, but various multilayer thin films can be produced by the method described above.

第三の蒸着層の上には、第四の蒸着層、第五の蒸着層、第六の蒸着層と、順次、蒸着層を形成することができる。第四の蒸着層より以降の蒸着層の形成は、第三の蒸着層の形成よりもさらに容易である。このため、この出願の発明の多層薄膜は、第三の蒸着層までの多層薄膜に限定される訳ではない。また、蒸着の方向は、自立性薄膜の表側や裏側に限定されず、いずれの面からも可能である。   A fourth vapor deposition layer, a fifth vapor deposition layer, and a sixth vapor deposition layer can be sequentially formed on the third vapor deposition layer. Formation of the vapor deposition layer after the fourth vapor deposition layer is easier than the formation of the third vapor deposition layer. For this reason, the multilayer thin film of the invention of this application is not limited to the multilayer thin film up to the third vapor deposition layer. Moreover, the direction of vapor deposition is not limited to the front side or the back side of the self-supporting thin film, and can be from any surface.

最後に、上記の方法で得られる多層薄膜は、様々な後処理を施すことが可能である。加熱処理による硬化や緻密化、酸素プラズマ処理による有機成分の除去、ポリマーのコーティング、有機分子の吸着による分子機能の付与、生体物質の吸着によるバイオ機能の付与などは、その例である。
上記知見に基づき、蒸着層の形成について、表3に具体的に例示した。
Finally, the multilayer thin film obtained by the above method can be subjected to various post-treatments. Examples include curing and densification by heat treatment, removal of organic components by oxygen plasma treatment, coating of polymers, imparting molecular functions by adsorption of organic molecules, imparting biofunctions by adsorption of biological substances, and the like.
Table 3 specifically illustrates the formation of the vapor deposition layer based on the above findings.

*蒸着層の有無は電子線回折により確認した。
(表2のNo.8による乾燥泡膜を施した表1のNo.1の自立性薄膜に対する例)
* Presence or absence of vapor deposition layer was confirmed by electron diffraction.
(Example for the self-supporting thin film of No. 1 in Table 1 with the dry foam film of No. 8 in Table 2)

図1には、微細孔を多数有する自立性薄膜への乾燥泡膜の形成を模式的に示した。
図2には、表1のNo.1のフォルムバールの微細孔に表2のNo.8の条件で形成された乾燥泡膜の透過型電子顕微鏡による観察像を示した。
図3には、表3のNo.1の白金を蒸着した乾燥泡膜の透過型電子顕微鏡による観察像を示した。

FIG. 1 schematically shows the formation of a dry foam film on a self-supporting thin film having a large number of micropores.
In FIG. No. 1 in Table 2 is formed in the fine hole of 1 form bar. The observation image by the transmission electron microscope of the dry foam film formed on condition of 8 was shown.
In FIG. The observation image by the transmission electron microscope of the dry bubble film | membrane which vapor-deposited platinum of 1 was shown.

実施例を示す表4、参考例を示す表5及び比較例を示す表6において、自立性薄膜No.は表1のNo.を、乾燥泡膜No.は表2のNo.を、各蒸着層のNo.は表3のNo.を示すことで、その材質などを援用した。


<実施例1>
In Table 4 showing Examples, Table 5 showing Reference Examples, and Table 6 showing Comparative Examples, the self-supporting thin film No. 1 was used. No. in Table 1. , Dry foam film No. No. in Table 2. No. of each vapor deposition layer. No. in Table 3. The material etc. were used by showing.


<Example 1>

実施例1は、主にエネルギー変換に利用可能な触媒電極としての機能を有する多層薄膜の作製を行った。
図4には、実施例1で作製された多層薄膜の透過型電子顕微鏡写真を示す。これにより、フォルムバール(多孔性の高分子膜)の微細孔をC18−N−Siの乾燥泡膜で覆い、その上に第一蒸着層、第二蒸着層、第三蒸着層を蒸着させた後も、膜としての形状が保たれることが確認できる。また、これらの蒸着層は、多孔性の高分子膜の表面に一様に形成されている。触媒電極としての利用のために、多層薄膜の電気伝導性を調べたところ、金属的な電気伝導性を有することが4端子法による測定により実証された。また、第三蒸着層の白金層は、触媒としての高い活性が期待できる1nm程度の凹凸を表面に有することが高分解能の走査型電子顕微鏡を用いた観察により確認された。

<実施例2>
In Example 1, a multilayer thin film having a function as a catalyst electrode that can be used mainly for energy conversion was produced.
In FIG. 4, the transmission electron micrograph of the multilayer thin film produced in Example 1 is shown. Thereby, the fine pores of the form bar (porous polymer film) were covered with the dry bubble film of C18-N-Si, and the first vapor deposition layer, the second vapor deposition layer, and the third vapor deposition layer were vapor deposited thereon. Later, it can be confirmed that the shape as a film is maintained. Moreover, these vapor deposition layers are uniformly formed on the surface of the porous polymer film. When the electrical conductivity of the multilayer thin film was examined for use as a catalyst electrode, it was proved by the measurement by the 4-terminal method that it had metallic electrical conductivity. Moreover, it was confirmed by observation using a high-resolution scanning electron microscope that the platinum layer of the third vapor deposition layer has irregularities of about 1 nm on the surface, which can be expected to have high activity as a catalyst.

<Example 2>

実施例2は、主にアクチュエーターやMEMSなどへの利用を目指した多層薄膜の作製を行った。
図5には、実施例2で作製された多層薄膜の透過型電子顕微鏡写真を示す。これにより、第一蒸着層から第三蒸着層までの蒸着層を形成させた後も、膜としての形状が保たれていることが確認できる。また、これらの蒸着層は、多孔性の高分子膜の表面に一様に形成されている。
In Example 2, a multilayer thin film was produced mainly for use in actuators, MEMS, and the like.
In FIG. 5, the transmission electron micrograph of the multilayer thin film produced in Example 2 is shown. Thereby, even after forming the vapor deposition layer from the 1st vapor deposition layer to the 3rd vapor deposition layer, it can confirm that the shape as a film | membrane is maintained. Moreover, these vapor deposition layers are uniformly formed on the surface of the porous polymer film.

この多層薄膜では、金属的な電気伝導性を有する白金層が、半導体であるテルル層と導電性のカーボン層によって挟まれている。このため、電位をかけることで、アクチュエーターとして働くことが期待できる。また、電子顕微鏡を用いた実験から、この多層薄膜が収束電子ビームに対して非常に安定なことが確認されている。また、最表面のカーボン層は、力学的な強度が高く、水や有機溶媒への安定性も大きいことが確認されている。このため、MEMS用薄膜としての利用が期待できる。

<実施例3〜4>
In this multilayer thin film, a platinum layer having metallic electrical conductivity is sandwiched between a tellurium layer which is a semiconductor and a conductive carbon layer. For this reason, it can be expected to act as an actuator by applying a potential. In addition, it has been confirmed from experiments using an electron microscope that the multilayer thin film is very stable with respect to the focused electron beam. Further, it has been confirmed that the outermost carbon layer has high mechanical strength and high stability to water and organic solvents. For this reason, utilization as a thin film for MEMS can be expected.

<Examples 3 to 4>

実施例3と4は、主にナノ分離膜への利用を目指した多層薄膜の作製を行った。
図6には、実施例3で作製された多層薄膜の透過型電子顕微鏡写真を示す。第一蒸着層のテルルがナノメートルサイズの結晶として蒸着し、その上にアモルファスのカーボンが蒸着されているために、一見不均一な多層薄膜に見える。しかしながら、走査型電子顕微鏡を用いた高倍率での観察により、多層薄膜が非常に平滑な緻密膜であることが確認された。また、この多層薄膜は、水素などの活性ガスに対して安定であった。さらに、この多層薄膜は、水洗浄により乾燥泡膜を除去することができ、乾燥泡膜を除去した後も、膜としての形状が保たれることが確認された。
実施例4では、実施例3の第一蒸着層の厚みを10nmとして実験を行ったが、実施例3と同様な結果が得られた。

<実施例5〜9>
In Examples 3 and 4, a multilayer thin film was produced mainly for use in nanoseparation membranes.
In FIG. 6, the transmission electron micrograph of the multilayer thin film produced in Example 3 is shown. Because the tellurium of the first vapor deposition layer is deposited as a nanometer-size crystal and amorphous carbon is vapor deposited thereon, it appears to be a multilayer film that is not uniform at first glance. However, observation at a high magnification using a scanning electron microscope confirmed that the multilayer thin film was a very smooth dense film. The multilayer thin film was stable against an active gas such as hydrogen. Furthermore, it was confirmed that this multilayer thin film can remove the dry foam film by washing with water, and the shape as a film is maintained even after the dry foam film is removed.
In Example 4, the experiment was performed by setting the thickness of the first vapor deposition layer of Example 3 to 10 nm, and the same result as in Example 3 was obtained.

<Examples 5-9>

実施例5〜9は、主に薄膜状の触媒としての利用を目指した多層薄膜の作製を行った。
図7は、実施例5で作製された多層薄膜の走査型電子顕微鏡写真を示す。図7の上図から、銅メッシュの微細孔が多層薄膜で覆われていることが確認でき、図7の中図からその表面が白金のナノ粒子の凝集体で覆われていることが分かる。また、図7の下図から多層薄膜の断面がテルルと白金の2層構造になっているのが確認できる。この多層薄膜は、熱安定性が高く、また、酸素や水などに対する化学的安定性も高いことが確認されている。
実施例6から実施例9では、支持体やテルル層の厚み、白金層の厚みを変化させて実験を行ったが、いずれも実施例5と同様な結果が得られた。

<実施例10〜14>
In Examples 5 to 9, multilayer thin films were produced which were mainly intended for use as thin film catalysts.
FIG. 7 shows a scanning electron micrograph of the multilayer thin film produced in Example 5. From the upper diagram of FIG. 7, it can be confirmed that the micropores of the copper mesh are covered with the multilayer thin film, and from the middle diagram of FIG. 7, it can be seen that the surface is covered with aggregates of platinum nanoparticles. Moreover, it can be confirmed from the lower diagram of FIG. 7 that the multilayer thin film has a two-layer structure of tellurium and platinum. This multilayer thin film has been confirmed to have high thermal stability and high chemical stability against oxygen, water, and the like.
In Examples 6 to 9, the experiment was performed by changing the thickness of the support and the tellurium layer and the thickness of the platinum layer. In each case, the same result as in Example 5 was obtained.

<Examples 10 to 14>

実施例10〜14は、主にナノ分離膜への利用を目指した金属成分を有する多層薄膜の作製を行った。
図8は、実施例10で作製された多層薄膜の透過型電子顕微鏡写真を示す。図8の左図から、フォルムバールの微細孔をC18−N−Siの乾燥泡膜で覆い、その上に第一蒸着層、第二蒸着層を蒸着させた後も、膜としての形状が保たれることが確認できる。一方、図8の右図から、テルル層の上に形成されたインジウムが数10nmの粒子として存在することが分かる。この多層薄膜は水素などへの安定性を有していることが確認された。ここでテルル層は半導体であり、インジウム層は金属的な特性を有する。
In Examples 10 to 14, multilayer thin films having metal components mainly intended for use in nanoseparation membranes were produced.
FIG. 8 shows a transmission electron micrograph of the multilayer thin film produced in Example 10. From the left figure of FIG. 8, the shape of the film is maintained after the fine pores of form bar are covered with a dry bubble film of C18-N-Si, and the first vapor deposition layer and the second vapor deposition layer are deposited thereon. It can be confirmed that On the other hand, it can be seen from the right diagram in FIG. 8 that indium formed on the tellurium layer exists as particles of several tens of nm. This multilayer thin film was confirmed to have stability to hydrogen and the like. Here, the tellurium layer is a semiconductor, and the indium layer has metallic characteristics.

実施例11から実施例14では、支持体やテルル層の厚み、インジウム層の厚みを変化させて実験を行った。いずれの場合も、膜としての形状を維持するが、インジウム層の厚みの増加とともに表面の平滑さが低下した。実施例13では、50nmのテルル層と10nmのインジウム層を形成させているが、特に平滑な多層薄膜の形成が確認された。実施例14では、50nmのテルル層と50nmのインジウム層を形成させているが、表面の平滑さがやや低下した。これらの多層薄膜は、いずれも水素ガスなどへの安定性を有することが確認されている。

<参考例>
In Examples 11 to 14, the experiment was performed by changing the thickness of the support or tellurium layer and the thickness of the indium layer. In either case, the shape as a film was maintained, but the smoothness of the surface decreased as the thickness of the indium layer increased. In Example 13, a tellurium layer of 50 nm and an indium layer of 10 nm were formed, but formation of a particularly smooth multilayer thin film was confirmed. In Example 14, a 50 nm tellurium layer and a 50 nm indium layer were formed, but the surface smoothness was slightly reduced. All of these multilayer thin films have been confirmed to have stability to hydrogen gas and the like.

<Reference example>

上記の実施例で示した多層薄膜は、蒸着膜を積み重ねることで製造される。一般に、乾燥泡膜への第一蒸着層の形成は、第二蒸着層や第三蒸着層の形成と比較して困難であり、膜が破れることも多い。このため、乾燥泡膜への単層薄膜の形成の可否は、多層薄膜の製造の可能性と大きく関連している。この出願の発明の多層薄膜の多様性を実証するために、単層薄膜の形成例を表5で紹介する。

The multilayer thin film shown in the above embodiment is manufactured by stacking deposited films. In general, the formation of the first vapor deposition layer on the dry foam film is more difficult than the formation of the second vapor deposition layer and the third vapor deposition layer, and the film is often broken. For this reason, whether or not a single-layer thin film can be formed on a dry foam film is largely related to the possibility of producing a multilayer thin film. In order to demonstrate the diversity of the multilayer thin film of the invention of this application, examples of formation of a single layer thin film are introduced in Table 5.

図9は、表5のNo.1のカーボン膜の走査型電子顕微鏡写真を示す。図9より、ニッケルメッシュの微細孔が、一部を除いて、カーボン膜で覆われていることが確認できる。即ち、乾燥泡膜にカーボンを蒸着することができ、乾燥泡膜を除去して熱処理した後も、カーボン膜が安定に保たれることが確認できる。   FIG. 1 shows a scanning electron micrograph of the carbon film 1. From FIG. 9, it can be confirmed that the fine holes of the nickel mesh are covered with the carbon film except for a part. That is, it can be confirmed that carbon can be deposited on the dry foam film, and the carbon film can be kept stable even after the dry foam film is removed and heat-treated.

表5には、ナノ分離膜や薄膜状の触媒などの用途に応じて、多孔性の高分子膜やニッケルメッシュを支持体として、C18−N−SiやD−PCなどの乾燥泡膜を形成し、カーボンやケイ素、鉄や白金、インジウムやテルル、セレン化カドミウムなどを、熱蒸着や電子ビーム蒸着、スパッタリングなどの方法により蒸着できることを示している。得られた薄膜は、水洗浄や熱処理などを施すことができる。また、それぞれの薄膜は、緻密膜の形成やガスに対する安定性、熱安定性、化学的安定性などの諸特性が確認されている。

<比較例>
Table 5 shows the formation of dry foam membranes such as C18-N-Si and D-PC using porous polymer membranes and nickel mesh as a support, depending on the application of nano-separation membranes and thin-film catalysts. In addition, carbon, silicon, iron, platinum, indium, tellurium, cadmium selenide, and the like can be deposited by a method such as thermal vapor deposition, electron beam vapor deposition, or sputtering. The obtained thin film can be subjected to water washing or heat treatment. Each thin film has been confirmed to have various characteristics such as formation of a dense film, stability to gas, thermal stability, and chemical stability.

<Comparative example>

実施例や参考例とは対照的に蒸着によって膜が破れる場合もある。このような事例を比較例として表6に纏めた。

In contrast to the examples and reference examples, the film may be broken by vapor deposition. Such cases are summarized in Table 6 as comparative examples.

フォルムバールの微細孔にC18−N−Siを用いて乾燥泡膜を形成させた場合、第一蒸着層として20nmの白金を蒸着すると薄膜が破れる。同様に、50nmの鉄、50nmのインジウム、あるいは10nmのセレンを蒸着させた場合も薄膜が破れる。
実施例6に示したように、第一蒸着層として10nmのテルルを蒸着させれば、第二蒸着層として20nmの白金を蒸着することが可能である。しかしながら、表6に示すように、第一蒸着層として10nmのテルルを蒸着させても、第二蒸着層として50nmの白金を蒸着すると、多層薄膜が破れてしまう。
When a dry foam film is formed using C18-N-Si in the fine pores of form bar, the thin film is broken when 20 nm of platinum is deposited as the first deposited layer. Similarly, when 50 nm of iron, 50 nm of indium, or 10 nm of selenium is deposited, the thin film is broken.
As shown in Example 6, if 10 nm tellurium is deposited as the first deposition layer, 20 nm platinum can be deposited as the second deposition layer. However, as shown in Table 6, even when 10 nm tellurium is vapor-deposited as the first vapor deposition layer, the multilayer thin film is broken when 50 nm platinum is vapor-deposited as the second vapor deposition layer.

この出願の発明では、ナノメートル精度の自己支持性の多層薄膜が、乾燥泡膜を用いることで容易にかつ確実に製造される。このような多層薄膜は、ナノからマイクロメートルスケールの微細孔を覆うように形成することができ、力学的に安定であるため、様々な分離膜としての機能が期待できる。具体的には、ガス分離膜や逆浸透膜、水の浄化あるいは悪臭やウイルス、細菌の除去膜、促進輸送膜、浸透気化膜などへの利用が見込まれる。特に、水素や酸素、二酸化炭素などを選択的に透過するガス分離膜への応用には、大きな可能性があるであろう。また、乾燥泡膜は、シート状、チューブ状、粒子状など、微細孔を有する様々な形状の材料に形成できる。このため、そのような乾燥泡膜を用いて多層薄膜を製造すると、効率的な物質分離、あるいは物質の透過性の制御が可能となる。例えば、この出願の発明を、中空糸に応用することで、産業上の利用可能性が大きく広がるであろう。 In the invention of this application, a nanometer precision self-supporting multilayer thin film is easily and reliably manufactured by using a dry foam film. Such a multilayer thin film can be formed so as to cover nano- to micrometer-scale micropores and is mechanically stable, so that various functions as a separation membrane can be expected. Specifically, it is expected to be used for gas separation membranes, reverse osmosis membranes, water purification, odor, virus, bacteria removal membranes, facilitated transport membranes, pervaporation membranes, and the like. In particular, there will be great potential for application to gas separation membranes that selectively permeate hydrogen, oxygen, carbon dioxide, and the like. Moreover, the dry foam film can be formed into various shapes of materials having micropores such as a sheet shape, a tube shape, and a particle shape. For this reason, when a multilayer thin film is manufactured using such a dry foam film, efficient substance separation or control of substance permeability becomes possible. For example, by applying the invention of this application to hollow fibers, industrial applicability will be greatly expanded.

さらに、この出願の発明では、非対称な構造を有する自己支持性の多層薄膜を製造できるため、アクチュエーターやMEMSなど、構造変化を伴う機能材料の設計にも利用できる。また、金属や半導体を含んだ多層薄膜は、触媒やエネルギー変換材料として期待でき、光エネルギーの有効利用や燃料電池の製造に役立つであろう。センサーとしての利用には幅広い可能性があり、この出願の発明の多層薄膜が、物理センサー、化学センサー、バイオセンサー、磁気センサーなどの構成要素となることが期待できる。また、金属、半導体、絶縁体の多層薄膜には多様な物理機能が期待でき、デバイスとしての応用も期待できる。さらに、この出願の発明の多層薄膜は、静電防止膜など電気的特性、スピンエレクトロニクスなどの磁気特性、反射防止膜や紫外線の吸収などの光学特性、あるいは超親水性やトライボロジーなどの表面特性に優れた材料の開発にもつながり、パターニングされた基板を用いるならば、表示素子の構成要素としても大きな可能性を有する。
Furthermore, since the invention of this application can manufacture a self-supporting multilayer thin film having an asymmetric structure, it can also be used for designing functional materials such as actuators and MEMS that involve structural changes. In addition, multilayer thin films containing metals and semiconductors can be expected as catalysts and energy conversion materials, and will be useful for the effective use of light energy and the production of fuel cells. The use as a sensor has a wide range of possibilities, and the multilayer thin film of the invention of this application can be expected to be a component of physical sensors, chemical sensors, biosensors, magnetic sensors, and the like. In addition, various physical functions can be expected from multilayered thin films of metals, semiconductors, and insulators, and applications as devices can also be expected. Furthermore, the multilayer thin film of the invention of this application has electrical characteristics such as antistatic films, magnetic characteristics such as spin electronics, optical characteristics such as antireflection films and absorption of ultraviolet rays, and surface characteristics such as superhydrophilicity and tribology. It leads to the development of excellent materials, and if a patterned substrate is used, it has great potential as a component of a display element.

微細孔を多数有する自立性薄膜への乾燥泡膜の形成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing formation of the dry foam film to the self-supporting thin film which has many micropores. 表1のNo.1に示したフォルムバールの微細孔に形成された乾燥泡膜の透過型電子顕微鏡による観察像である。下図は、上図より高倍率で観察されたものである。乾燥泡膜は、表2のNo.8の条件で形成された。No. in Table 1 1 is an observation image of a dry foam film formed in a fine hole of form bar shown in FIG. 1 using a transmission electron microscope. The lower figure is observed at a higher magnification than the upper figure. The dry foam film is No. 1 in Table 2. Formed under 8 conditions. 表3のNo.1に示した白金を蒸着した乾燥泡膜の透過型電子顕微鏡による観察像である。No. in Table 3 1 is an observation image of a dry bubble film deposited with platinum shown in FIG. 1 using a transmission electron microscope. 実施例1における多層薄膜の透過型電子顕微鏡による観察像である。この多層薄膜は、フォルムバールの微細孔にC18−N−Siの乾燥泡膜を形成し、その表面に10nmのテルル層、10nmのインジウム層、10nmの白金層を蒸着させたものである。下図は、上図より高倍率で観察されたものである。2 is an observation image of a multilayer thin film in Example 1 with a transmission electron microscope. This multilayer thin film is obtained by forming a dry bubble film of C18-N-Si in fine pores of form bar, and depositing a 10 nm tellurium layer, a 10 nm indium layer, and a 10 nm platinum layer on the surface. The lower figure is observed at a higher magnification than the upper figure. 実施例2における多層薄膜の透過型電子顕微鏡による観察像である。この多層薄膜は、フォルムバールの微細孔にC18−N−Siの乾燥泡膜を形成し、その表面に10nmのテルル層、10nmの白金層、20nmのカーボン層を蒸着させたものである。下図は、上図より高倍率で観察されたものである。6 is an observation image of a multilayer thin film in Example 2 with a transmission electron microscope. This multilayer thin film is obtained by forming a dry bubble film of C18-N-Si in fine pores of form bar, and depositing a 10 nm tellurium layer, a 10 nm platinum layer, and a 20 nm carbon layer on the surface. The lower figure is observed at a higher magnification than the upper figure. 実施例3における多層薄膜の透過型電子顕微鏡による観察像である。この多層薄膜は、フォルムバールの微細孔にC18−N−Siの乾燥泡膜を形成し、その表面に50nmのテルル層と20nmのカーボン層を蒸着させたものである。下図は、上図より高倍率で観察されたものである。It is an observation image by the transmission electron microscope of the multilayer thin film in Example 3. This multilayer thin film is obtained by forming a dry bubble film of C18-N-Si in fine pores of form bar, and depositing a 50 nm tellurium layer and a 20 nm carbon layer on the surface. The lower figure is observed at a higher magnification than the upper figure. 実施例5における多層薄膜の走査型電子顕微鏡による観察像である。この多層薄膜は、銅メュシュ(2000)の微細孔にC18−N−Siの乾燥泡膜を形成し、その表面に20nmのテルル層と20nmの白金層を蒸着させたものである。上図(a)は低倍率での観察像、中図(b)は高倍率での表面の観察像、下図(c)は高倍率での断面の観察像である。下図より、多層薄膜の断面がテルルと白金の2層構造になっているのが確認できる。6 is an image observed by a scanning electron microscope of a multilayer thin film in Example 5. In this multilayer thin film, a dry bubble film of C18-N-Si is formed in a fine hole of copper mesh (2000), and a 20 nm tellurium layer and a 20 nm platinum layer are vapor-deposited on the surface. The upper figure (a) is an observation image at a low magnification, the middle figure (b) is an observation image of a surface at a high magnification, and the lower figure (c) is an observation image of a cross section at a high magnification. From the figure below, it can be confirmed that the multilayer thin film has a two-layer structure of tellurium and platinum. 実施例10における多層薄膜の透過型電子顕微鏡による観察像である。この多層薄膜は、フォルムバールの微細孔にC18−N−Siの乾燥泡膜を形成し、その表面に10nmのテルル層と10nmのインジウム層を蒸着させたものである。右図は、左図より高倍率で観察されたものである。It is an observation image by the transmission electron microscope of the multilayer thin film in Example 10. FIG. This multilayer thin film is obtained by forming a dry bubble film of C18-N-Si in fine pores of form bar, and depositing a 10 nm tellurium layer and a 10 nm indium layer on the surface thereof. The right figure is observed at a higher magnification than the left figure. 参考例におけるニッケルメッシュの微細孔に形成されたカーボン膜の走査型電子顕微鏡による観察像である。カーボン膜は、水洗浄後、350℃での加熱処理を行ったものである。It is an observation image by the scanning electron microscope of the carbon film formed in the fine hole of the nickel mesh in a reference example. The carbon film is obtained by performing heat treatment at 350 ° C. after washing with water.

Claims (6)

表裏に貫通した微細孔を多数有する自立性薄膜の片面に、前記微細孔を覆う第1の蒸着層が形成され、更に、前記第1の蒸着層を覆うように第2の蒸着層が形成された多層薄膜であって、
各蒸着層が白金、カーボン、ケイ素、鉄、テルル、インジウム、セレン化カドミウムの群から選択されるいずれかの材料からなり、
前記微細孔の内径が5×10nm〜1×10nmであり、前記自立性薄膜の厚みが1×10nm〜2×10nmであり、
前記第1の蒸着層が白金の場合、その厚みが1×10−1nm以上10nm以下であり、
カーボンの場合、その厚みが1×10−1nm以上50nm以下であり、
ケイ素の場合、その厚みが1×10−1nm以上50nm以下であり、
鉄の場合、その厚みが1×10−1nm以上10nm以下であり、
テルルの場合、その厚みが1×10−1nm以上100nm以下であり、
インジウムの場合、その厚みが1×10−1nm以上10nm以下であり、
セレン化カドミウムの場合、その厚みが1×10−1nm以上20nm以下であり、
前記第2の蒸着層の厚みが10nm〜1×10nmであり、平滑とされていることを特徴とする多層薄膜。
A first vapor deposition layer that covers the fine holes is formed on one side of a self-supporting thin film having a large number of fine holes penetrating the front and back surfaces, and a second vapor deposition layer is formed so as to cover the first vapor deposition layer. A multilayer thin film,
Becomes the deposited layer of platinum, carbon, silicon, iron, tellurium, indium, from any of the materials selected from the group selenide cadmium,
The inner diameter of the micropore is 5 × 10 nm to 1 × 10 5 nm, and the thickness of the self-supporting thin film is 1 × 10 2 nm to 2 × 10 3 nm,
When the first vapor deposition layer is platinum, the thickness thereof is 1 × 10 −1 nm or more and 10 nm or less,
In the case of carbon, the thickness is 1 × 10 −1 nm or more and 50 nm or less,
In the case of silicon, the thickness is 1 × 10 −1 nm or more and 50 nm or less,
In the case of iron, the thickness is 1 × 10 −1 nm or more and 10 nm or less,
In the case of tellurium, the thickness is 1 × 10 −1 nm or more and 100 nm or less,
In the case of indium, the thickness is 1 × 10 −1 nm or more and 10 nm or less,
In the case of cadmium selenide, the thickness is 1 × 10 −1 nm or more and 20 nm or less,
The multilayer thin film characterized in that the thickness of the second vapor deposition layer is 10 nm to 1 × 10 2 nm and is smooth.
前記第2の蒸着層を覆うように、更に別の蒸着層が1層以上4層以下積層されていることを特徴とする請求項1に記載の多層薄膜。 2. The multilayer thin film according to claim 1, wherein one or more vapor deposition layers are further laminated so as to cover the second vapor deposition layer. 前記自立性薄膜の微細孔の内径が1×10nm〜5×10nmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の多層薄膜。 3. The multilayer thin film according to claim 1, wherein an inner diameter of the micropore of the self-supporting thin film is 1 × 10 2 nm to 5 × 10 4 nm. 前記自立性薄膜が金属又は半導体の無機物質からなる請求項1〜3のいずれかに記載の多層薄膜。 The multilayer thin film according to claim 1, wherein the self-supporting thin film is made of a metal or a semiconductor inorganic substance. 前記自立性薄膜が高分子、カーボン、銅、ニッケルの群から選択されるいずれかの材料からなることを特徴とする請求項4に記載の多層薄膜。 The multilayer thin film according to claim 4, wherein the self-supporting thin film is made of any material selected from the group consisting of polymer, carbon, copper, and nickel. 請求項1から5の何れかに記載の多層薄膜の製造方法において、前記自立性薄膜の微細孔内に乾燥泡膜を形成する第一工程と、前記乾燥泡膜を含む前記自立性薄膜の片面に所定の材料を蒸着する第二工程と、前記蒸着層の表面に新たに別材質のものを蒸着する第三工程と、前記乾燥泡膜の除去工程とよりなることを特徴とする多層薄膜の製造方法。
In the manufacturing method of the multilayer thin film in any one of Claim 1 to 5, the 1st process of forming a dry foam film in the micropore of the said self-supporting thin film, and the single side | surface of the said self-supporting thin film containing the said dry foam film A multilayer thin film comprising: a second step of depositing a predetermined material on the surface; a third step of newly depositing a different material on the surface of the deposited layer; and a step of removing the dry foam film. Production method.
JP2006141102A 2006-05-22 2006-05-22 Multilayer thin film and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP5146866B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006141102A JP5146866B2 (en) 2006-05-22 2006-05-22 Multilayer thin film and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006141102A JP5146866B2 (en) 2006-05-22 2006-05-22 Multilayer thin film and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007307848A JP2007307848A (en) 2007-11-29
JP5146866B2 true JP5146866B2 (en) 2013-02-20

Family

ID=38841128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006141102A Expired - Fee Related JP5146866B2 (en) 2006-05-22 2006-05-22 Multilayer thin film and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5146866B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6089438B2 (en) * 2012-04-23 2017-03-08 大日本印刷株式会社 Method for producing hydrogel thin film and dry gel thin film

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3621785B2 (en) * 1996-07-12 2005-02-16 トヨタ自動車株式会社 Hydrogen separation structure
DE10039596C2 (en) * 2000-08-12 2003-03-27 Omg Ag & Co Kg Supported metal membrane, process for its manufacture and use
US6641647B2 (en) * 2000-12-05 2003-11-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Hydrogen-permeable structure and method of manufacturing the same
JP2002336664A (en) * 2001-05-14 2002-11-26 Japan Steel Works Ltd:The Hydrogen-permeable membrane unit and its manufacturing method
JP4803570B2 (en) * 2004-06-15 2011-10-26 独立行政法人物質・材料研究機構 Solid nano thin film and method for producing nano thin film

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007307848A (en) 2007-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wen et al. Polyamide thin film composite nanofiltration membrane modified with acyl chlorided graphene oxide
Rashed et al. Carbon nanotube membranes–Strategies and challenges towards scalable manufacturing and practical separation applications
Wang Nondestructive creation of ordered nanopores by selective swelling of block copolymers: toward homoporous membranes
KR101595185B1 (en) A filtration structure for filtering liquid
KR101421219B1 (en) Composite Separation Membrane Containing Graphene Oxide Coating Layer and Manufacturing Method Thereof
Cho et al. Ultrafast-selective nanofiltration of an hybrid membrane comprising laminated reduced graphene oxide/graphene oxide nanoribbons
Alsebaeai et al. Membrane distillation: Progress in the improvement of dedicated membranes for enhanced hydrophobicity and desalination performance
Kwon et al. Molecular layer-by-layer assembled forward osmosis membranes
Jiang et al. A review of recent developments in graphene-enabled membranes for water treatment
US10179313B2 (en) Super-surface selective nanomembranes providing simultaneous high permeation flux and high selectivity
Miao et al. Influence of membrane hydrophilicity on water permeability: An experimental study bridging simulations
CA2831579C (en) Asymmetric nanotube containing membranes
US9527043B2 (en) Gas separation membrane and method of preparing the same
US7931838B2 (en) Method for making oriented single-walled carbon nanotube/polymer nano-composite membranes
Yang et al. Preparation and characterization of high-performance electrospun forward osmosis membrane by introducing a carbon nanotube interlayer
EP3140028A2 (en) Stacked two-dimensional materials and methods for producing structures incorporating same
US20070080107A1 (en) Nanoporous membrane and method of fabricating the same
Feng et al. Atomic layer deposition of metal oxides on carbon nanotube fabrics for robust, hydrophilic ultrafiltration membranes
EP3221034A2 (en) Two-dimensional metal carbide desalination membrane
Ma et al. Electrospun nanofibrous membranes for desalination
Jia et al. Robust reduced graphene oxide composite membranes for enhanced anti-wetting property in membrane distillation
Li et al. Porous nanocomposites with integrated internal domains: Application to separation membranes
Kumar et al. Selective deposition of Pd nanoparticles in porous PET membrane for hydrogen separation
Li et al. Nanorod-interlayered thin film composite membranes for ultrafast nanofiltration
JP5146866B2 (en) Multilayer thin film and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090515

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111129

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120731

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120831

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120918

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121001

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121016

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121026

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121113

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121116

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5146866

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151207

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees