JPH0869809A - 真空紫外光を用いたysz薄膜の合成方法およびその装置 - Google Patents

真空紫外光を用いたysz薄膜の合成方法およびその装置

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JPH0869809A
JPH0869809A JP6204879A JP20487994A JPH0869809A JP H0869809 A JPH0869809 A JP H0869809A JP 6204879 A JP6204879 A JP 6204879A JP 20487994 A JP20487994 A JP 20487994A JP H0869809 A JPH0869809 A JP H0869809A
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JP
Japan
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vacuum ultraviolet
thin film
ultraviolet light
substrate
organic compound
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Withdrawn
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JP6204879A
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Yoshio Matsuzaki
良雄 松崎
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Tokyo Gas Co Ltd
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Tokyo Gas Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属有機化合物前駆体の分解を大幅に促進
し、低温度でYSZ薄膜の結晶化を可能にするYSZ薄
膜の合成方法およびその装置を提供すること。 【構成】 サセプタ9に載せられた基板8を入れる真空
チャンバー1と、前記サセプタ9を加熱する赤外線加熱
装置6と、前記基板8に加熱と同時に真空紫外光を照射
する真空紫外光照射装置4とを有する。基板8にディッ
プコーティングした金属有機化合物前駆体が真空紫外光
励起効果により330℃の低温度でYSZ薄膜に結晶化
された。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は真空紫外光を用いたYS
Z薄膜の合成方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、薄膜形成、表面処理、光触媒など
の分野で光励起法が注目されている。紫外光励起を利用
した薄膜作製プロセスの代表的なものには、光CVD法
がある。これは原料を気相で供給し、紫外光のエネルギ
ーで分解し薄膜成長させる方法であり、アモルファスシ
リコン等で応用されている。
【0003】これに対し、金属有機化合物の前駆体を基
板に塗布し、熱分解によってセラミック薄膜を作製する
方法であるMOD法はウエットプロセスである。このM
OD法はセラミック薄膜を低コストで作製できる方法と
して、近年注目されている。
【0004】安定化ジルコニア、特に、イットリアなど
をドープしたジルコニア(YSZと称する)は電子絶縁
性、優れた耐熱性、化学的安定性、優れた機械的強度な
どの特徴を有している。これらの特徴を利用して、遮熱
コーティング、光学材料、高温超伝導薄膜のバッファ
層、電子デバイスの分野での絶縁膜等へ広く使用されて
いる。このような応用のためには、安定化ジルコニアの
薄膜化技術が重要となる。
【0005】また、安定化ジルコニアは高温での高い酸
素イオン導電性を有しており、固体電解質型燃料電池
(SOFC)の電解質や酸素センサーにも応用されてい
る。SOFCへの応用を考えた場合にも、電池の内部抵
抗の低減のため、やはり安定化ジルコニアの薄膜化技術
は重要である。安定化ジルコニアの薄膜化はCVD、M
OCVD、EVD、スパッタリング、MOD、ゾルゲル
法、超音波スプレーパイロリシス等様々な方法で研究さ
れている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、酸化物薄
膜としてのYSZ薄膜を作製するには種々の方法がある
が、低コストで作製するには気相法より液相法が有利で
ある。液相法の代表的なものが上記のゾルゲル法やMO
D法である。しかし、これらの方法は金属有機化合物前
駆体を基板に塗布し、加熱して酸化物にするものであ
る。ゾルゲル法では加水分解とそれに続く重縮合によっ
て、塗布前にゲル化させている。このような方法では、
熱分解によって酸化物とするため、或る程度の高温を与
えなければならない欠点があり、温度が低いとYSZ薄
膜は結晶化せずアモルファスとなる欠点がある。その
外、従来の各種方法の中で気相法では実施する装置が高
価であり、スプレーパイロリシス法や気相法では成膜速
度が遅い、等の欠点がある。
【0007】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、金属有機化合物前駆体の分解を大幅に促進し、低温
度でYSZ薄膜の結晶化を可能にするYSZ薄膜の合成
方法およびその装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明ではYSZ多結晶薄膜の合成を、金属有機化
合物の前駆体に真空紫外光を照射しながら同時に加熱す
る方法で行った。すなわち、金属有機化合物の前駆体に
はジルコニウムオクチル酸塩とイットリウムオクチル酸
塩を用い、金属有機化合物前駆体を石英基板上にディッ
プコーティング法でコーティングし、真空チャンバー内
で加熱および真空紫外光照射を行った。このように、本
発明は金属有機化合物の前駆体を基板に塗布し、該基板
を乾燥して後真空チャンバーに導入し、加熱と同時に真
空紫外光照射を行うことを特徴とする。
【0009】
【作用】金属有機化合物前駆体の熱分解が真空紫外光励
起により加速され、330℃の低温度でYSZ薄膜が結
晶化する。この真空紫外光照射は金属有機化合物前駆体
に直接作用するだけでなく、真空紫外光照射によって生
成する活性酸素が金属有機化合物前駆体の分解を促進す
る作用がある。
【0010】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【0011】図1は本発明の方法によりYSZ薄膜を作
製する条件を示す図である。
【0012】図1の表に示す条件によりサンプルを調整
した。出発原料にはジルコニウムオクチル酸塩とイット
リウムオクチル酸塩を用い、溶媒にはトルエンを用い
た。原料溶液としての金属有機化合物の前駆体は熱分解
後の組成が8mole%Y23 −92mole%Zr
2 となるように調整した。溶液中の金属濃度は約2重
量%である。
【0013】基板は石英または単結晶シリコンを用い、
その大きさは2cm角であった。この基板の洗浄はま
ず、界面活性剤に浸漬し、5分間超音波洗浄した。次に
水溶液より取り出し、水で十分洗い流し、さらにエタノ
ール、トルエン、蒸留水の順で洗い流した。洗浄した基
板は室温、大気中で乾燥した。
【0014】基板への金属有機化合物の前駆体すなわち
原料溶液の塗布はディップコーティング法により行っ
た。コーティングは室温で行った。基板の引上げ速度は
5から50mm/minであった。原料溶液の塗布され
た基板は乾燥後、図2に示す装置に導入し、真空紫外光
照射および赤外線加熱を行った。
【0015】図2は本発明の方法を実施する装置の概略
構成を示す図である。
【0016】図2の装置は透明ガラス管よりなる真空チ
ャンバー1、流量制御装置2を含むガス導入部、圧力制
御装置3を含むガス排気部、真空紫外光の光源としての
重水素ランプ4、真空チャンバー1の底部に取り付けら
れた石英窓5、石英窓5の下に設けられた赤外線加熱装
置としての赤外線ランプ6等から構成されている。な
お、真空チャンバー1に真空計7が取り付けられてい
る。真空チャンバー1の中に流量制御装置2を通じて空
気または窒素を供給することができる。圧力制御装置3
を調節することにより、真空チャンバー1から排出され
るガスの量を加減して真空チャンバー1の内部の圧力を
調節することができる。真空チャンバー1の内部の圧力
は真空計7により測定される。
【0017】基板8は真空チャンバー1の内部に設置さ
れたニッケル製のサセプタ9の上に置かれた。基板8の
温度は赤外線ランプ6によりサセプタ9を加熱すること
によってコントロールされ熱分解温度を変化させた。重
水素ランプ4の窓材にはMgF2 を用いた。重水素ラン
プ4は115nmから400nmまでの幅広い波長分布
と、低波長の高い光子エネルギーを有している。重水素
ランプ4の出力は150ワットで、照射面積は8cm2
であった。
【0018】熱分解前の膜の分析はFTIR(フーリエ
変換赤外分光法)およびXPS(X線光電子分光法)で
行った。薄膜の結晶構造および組成はそれぞれX線回
折、蛍光X線分析により行った。
【0019】図3は石英基板上にディップコーティング
した金属有機化合物前駆体を熱処理した膜のXRD回折
パターンを示す図である。
【0020】図3に示す3種の膜(a)(b)(c)は
同じように熱処理として330℃で30分間アニールし
たものであるが、それぞれ次のように処理が異なってい
る。 (a)真空紫外光を照射しないでアニールだけした膜 (b)2Torrの窒素中で、真空紫外光を照射しなが
らアニールした膜 (c)2Torrの空気中で、真空紫外光を照射しなが
らアニールした膜 このような処理の違いにより次のような結果の違いを生
じた。(a)の膜は不定形であり、(b)および(c)
の真空紫外光を加熱と同時に照射した膜は結晶化した。
しかし、膜の結晶性は(c)の2Torrの空気中のも
のが(b)の2Torrの窒素中のものより高かった。
【0021】この結果はXPS分析結果と一致する。す
なわち、真空紫外光が金属有機化合物前駆体に直接作用
する効果のみでなく、真空紫外光照射によって生成する
活性酸素が金属有機化合物前駆体の分解を促進した結果
であると考えられる。
【0022】図4はアニール前の膜のXPS分析から求
めた原子濃度を示す表である。
【0023】図4の(a)は紫外光照射なしのもの、
(b)は室温、2Torr窒素中で15分紫外光照射し
たもの、(c)は室温2Torr空気中で15分紫外光
照射したものである。この表からをXPS分析すること
により得られたC、O、ZrおよびYの濃度(atom
ic%)がわかる。真空紫外光の照射によって膜中の炭
素の濃度が減少し、酸素および金属の濃度が増加した。
また、2Torrの空気中照射の方が2Torrの窒素
中照射の場合よりも、原子比率の変化量が大きかった。
したがって、真空紫外光照射の効果によって、ディップ
コーティングした金属有機化合物前駆体の一部が分解
し、炭素がCO2 となって除去され、金属酸化物が生成
したことが分かる。
【0024】金属有機化合物前駆体の中には既に酸素が
存在しており、金属酸化物の生成のために外部から酸素
を取り入れる必要は無いにもかかわらず、窒素中と空気
中で明らかに真空紫外光照射の効果に差が生じた。これ
は真空紫外光が直接金属有機化合物前駆体に作用して分
解を加速するとともに、真空紫外光照射によって生成す
る活性酸素が金属有機化合物前駆体の分解を促進するた
めと考えられる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の合成法に
よれば、石英基板上にディップコーティング法により塗
布した金属有機化合物前駆体を真空チャンバー内で真空
紫外光を照射しながら加熱する新しい方法でYSZ多結
晶薄膜を合成することができた。FTIRのスペクト
ル、およびXPS分析から、金属有機化合物前駆体の分
解が真空紫外光励起によって加速されることが確認され
た。真空紫外光を照射しながら、金属有機化合物前駆体
を熱分解した場合、330℃の低温度でYSZ薄膜が結
晶化した。真空紫外光を照射しない熱分解のみの場合
は、この温度330℃ではYSZ薄膜は結晶化せず不定
形となった。真空紫外光照射の効果は、真空紫外光が金
属有機化合物前駆体に直接作用することによって生ずる
効果だけでなく、真空紫外光照射によって生成する活性
酸素が金属有機化合物前駆体の分解を促進することによ
って生ずる効果も存在することが、2Torrの空気中
照射と2Torrの窒素中照射との比較から明らかとな
った。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法によりYSZ薄膜を作製する条件
を示す図である。
【図2】本発明の方法を実施する装置の概略構成を示す
図である。
【図3】石英基板上にディップコーティングした金属有
機化合物前駆体を熱処理した膜のXRD回折パターンを
示す図である。
【図4】アニール前の膜のXPS分析から求めた原子濃
度を示す表である。
【符号の説明】
1 真空チャンバー 2 流量制御装置 3 圧力制御装置 4 重水素ランプ 5 石英窓 6 赤外線ランプ 7 真空計 8 基板 9 サセプタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属有機化合物の前駆体を基板に塗布
    し、該基板を乾燥した後真空チャンバーに導入し、加熱
    と同時に真空紫外光照射を行うことを特徴とする真空紫
    外光を用いたYSZ薄膜の合成方法。
  2. 【請求項2】 金属有機化合物前駆体の基板への塗布を
    ディップコーティング法により実施することを特徴とす
    る請求項1に記載の真空紫外光を用いたYSZ薄膜の合
    成方法。
  3. 【請求項3】 サセプタに載せられた基板を入れる真空
    チャンバーと、前記サセプタを加熱する赤外線加熱装置
    と、前記基板に加熱と同時に真空紫外光を照射する真空
    紫外光照射装置とを有することを特徴とする真空紫外光
    を用いたYSZ薄膜の合成装置。
JP6204879A 1994-08-30 1994-08-30 真空紫外光を用いたysz薄膜の合成方法およびその装置 Withdrawn JPH0869809A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007112659A (ja) * 2005-10-20 2007-05-10 Univ Nagoya 金属酸化物膜の製造方法
JP2007199313A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Univ Nagoya エレクトロクロミックミラー及びその製造方法
JP2009032701A (ja) * 2008-09-29 2009-02-12 Toyota Motor Corp 燃料電池用電解質膜の製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007112659A (ja) * 2005-10-20 2007-05-10 Univ Nagoya 金属酸化物膜の製造方法
JP4729704B2 (ja) * 2005-10-20 2011-07-20 国立大学法人名古屋大学 金属酸化物膜の製造方法
JP2007199313A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Univ Nagoya エレクトロクロミックミラー及びその製造方法
JP2009032701A (ja) * 2008-09-29 2009-02-12 Toyota Motor Corp 燃料電池用電解質膜の製造方法

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Effective date: 20011106