JPH03253570A - 化学気相析出法による金属酸化物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は化学気相析出法（ＣＶＤ）を利用して金属酸化
物を製造する方法に関する。

（従来の技術） 化学気相析出法によって固体電解質などの金属酸化物を
生成する方法として、特開昭５７−１１８００２号に開
示される方法が知られている。この方法は、化学気相析
出法を利用して金属酸化物を生成する従来方法の出発原
料が、金属のハロゲン化合物、金属のアルキル化合物或
いは金属のアルコキシド化合物であるのに対し、原料を
β−ジケトン金属錯体とすることで、そのハライドが低
揮発性である金属の複合酸化物を生成しようというもの
である。

（発明が解決しようとする課題） 特開昭５７−１１８００２号に開示される方法によれば
、理論的には腐食性ガスの発生を伴うことなく固体電解
質等の金属の複合酸化物な生成できるが、実際には原料
としての金属化合物の気化温度及び再結晶温度が各金属
毎に異なり、緻密で均一な組織の金属酸化物膜が得られ
ない。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決すべく本発明は、原料の金属化合物をそ
の気化温度に応じて個別に加熱して気化させる複数の気
化部と、気化した金属化合物を含むキャリヤガスと反応
ガスとを混合する混合部と、キャリヤガスと反応ガスと
からなる混合ガスの温度を核生成温度まで高める反応部
とを上流側から下流側に向って連続して設け、これら各
部に配置したヒータをそれぞれ独立して制御するように
した。

（作用） 有機金属化合物等の原料は気化部において加熱気化せし
められ、この気化した原料はキャリヤガス（不活性ガス
）によって混合部まで送られこの混合部において酸素や
水蒸気などの反応ガスと混合され、この混合部で気化し
た金属化合物が再結晶する温度以上で金属酸化物の核が
生成される温度以下に保持されて十分に混合され、次い
で反応部に送られ核生成温度以上に加熱されて固体電解
質等の金属酸化物を生成する。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

図面は本発明方法を実施する金属酸化物の製造装置の全
体断面図であり、この装置は上流側から下流側に向って
気化部Ｓ１、混合部Ｓ２及び反応部Ｓ３を連続して配設
している。

気化部Ｓ１は更に第１気化部Ｓｌａと第２気化部Ｓｌｂ
からなり、第１気化部Ｓｌａは筒状をなす装置本体１の
後端からキャリヤガス導入バイブ２を挿入し、このキャ
リヤガス導入バイブ２内に原料ボート３をセットし、こ
の原料ボート３に例えば有機化合物の形態となっている
金属原料４を入れた状態で導入バイブ２内にセットする
。また、導入バイブ２の外周と本体１の内周との間の環
状空間は水蒸気等の０２ガスを含む反応ガス通路５とさ
れ、この通路５に導入口６を介して反応ガスを供給する
ようにしている。そして、本体１の外周にはボート３内
の原料４を気化させるためのヒータ７を設けている。

一方、第２気化部Ｓｌｂは本体１の側壁にキャリヤガス
導入バイブ８を接続し、この導入バイブ８内に前記とは
別の金属原料１０を入れた原料ボート９をセットし、ま
た導入バイブ８の外周にはボート９内の原料１０を気化
させるためのヒータ１１を設けている。このヒータ１１
は前記ヒータ７とは独立して制御される。

また、気化部Ｓ１の下流側に設けられる混合部Ｓ２及び
反応部Ｓ３にもヒータ１２．１３が設けられ、これらヒ
ータ１２．１３についても他のヒータとは独立して制御
するようにしている。ここで、混合部Ｓ２の距離は２５
〜１００■程度とし、また反応部Ｓ３には基板１４をセ
ットし、反応部Ｓ３よりも更に下流側の本体１には排気
口１５を設けている。

以上の構成からなる製造装置を用いて、化学気相析出法
によりイツトリア安定化ジルコニア膜を形成する具体例
を以下に述べる。

先ず原料として、イツトリア（Ｙ）及びジルコニア（Ｚ
　ｒ）のβ−ジケトン金属錯体を用意する。

即ち、イツトリア（Ｙ）についてはＹ（ＣｔｔＨ１９０
２）３、ジルコニア（Ｚ　ｒ）についてはＺｒ　（Ｃｚ
ｔＨ１９０２）　ａ、　Ｚ　ｒ　（Ｃ１７Ｈ１００３）
　ａ、　Ｚ　ｒ　（ＣＦｓｃＯｃＨｃＯｃＦ３）ａ、Ｚ
ｒ（ＣＦ３ＣＯＣＨＣＯＣＨ３）　４などを用意する。

そして、上記の原料を各原料４．１０として前記ボート
３．９に入れ、各ヒータ７．１１により、原料４、ｌＯ
を１３０〜２００℃程度に加熱して気化させ、気化した
金属原料をアルゴン（Ａ　ｒ）や窒素ガス（Ｎ２）など
の不活性ガスからなるキャリヤガスにより混合部Ｓ２ま
で搬送し、この混合部Ｓ２にて０２ガスを含む反応ガス
と混合せしめる。

ここで、混合部Ｓ２においては、過冷却によって気化し
ている金属が再結晶するのを防止すべくヒータ１２によ
って雰囲気温度を１５０℃以上とし、且つ気相反応によ
る核生成を防止すべく雰囲気温度を２５０℃以下となる
ように制御している。

このような状態で気化した金ＩＡ原料を含むキャリヤガ
スと反応ガスとを十分に混合した後、ヒータ１３によっ
て核生成温度以上即ち５００〜１０００℃まで雰囲気が
加熱された反応部Ｓ３に混合ガスを導き、分解及び酸化
反応を生じさせ基板１４上に核を形成するとともにこの
核を起点として結晶を成長せしめ金属の複合酸化膜１４
ａを形威する。

なお、製造方法の一例としてイツトリア安定化ジルコニ
ア膜を形成する具体例を示したが、本発明に係る装置は
他の金属酸化物の製造にも当然用いることができる。ま
た実施例にあっては反応部Ｓ３に基板をセットするよう
にしたが、基板を外した状態でキャリヤガス中の金属と
反応ガス中の酸素とを反応させて、粉末状の金属酸化物
を得るようにしてもよい。

（効果） 以上に説明したように本発明方法によれば、化学気相析
出法によって金属酸化物を製造するにあたり、原料金属
の気化温度、ガス流量、反応ガスとの混合温度或いは反
応温度等の各条件を個別に制御できるため、緻密で均一
な複合金属酸化膜を高速で形成することができる、。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金属酸化物の製造装置の全体断面
図である。 尚、図面中２．８はキャリヤガス導入パイプ、４．１０
は金属原料、７．１１．１２．１３はヒータ、＄１は気
化部、Ｓ２は混合部、Ｓ３は反応部である。 出 人 願　　人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　気化温度の異なる複数の金属化合物原料を夫々の気化
   部において加熱気化せしめ、この気化した原料をキャリ
   ヤガスによって混合部まで送って反応ガスと混合し、こ
   の混合部で気化した金属化合物が再結晶する温度以上で
   且つ金属酸化物の核が生成される温度以下に保持しつつ
   十分に混合し、次いで反応部に送って核生成温度以上に
   加熱するようにしたことを特徴とする化学気相析出法に
   よる金属酸化物の製造方法。