電気化学的手法による高機能薄膜析出素過程および機能発現機構の解明

电化学方法阐明高性能薄膜沉积的基本过程和功能表达机制

基本信息

批准号：
09750780
负责人：
本間敬之
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

電気化学的成膜法(電析法・無電解析出法など)は,物理的成膜法(蒸着・スパッタ等)では困難な精密成膜が原理的に可能であるが,析出過程が複雑で不明点が多い.そこで本研究では電気化学的手法による薄膜析出過程を素過程レベルから解析すると共に,形成された膜の機能発現機構を明らかにすることにより,本手法による機能薄膜材料分野に新たな可能性を拓くことを目的としている.前年度の検討より析出反応機構素過程の分子軌道論的モデルおよび薄膜物性(微細構造と機能特性の相関)に関する基本的知見が得られているので.本年はこれらをより精密化させながら,得られた結果全体の体系化を目指した.まず無電解析出反応柔過程(特に還元剤分子種の酸化反応過程)の非経験的分子軌道法のよる解析について,次亜リン酸や三塩化チタンなどの分子種を対象に検討を行った.その結果,次亜リン酸の場合,前年度検討を行ったジメチルアミンボランと同様に,5配位型の中間体構造をとりながら進行する反応素過程がエネルギー的に安定であることが明らかとなった.一方,三塩化チタンについては,電子放出が反応の最終段でおこることが示唆された.次に,これらの反応に対し触媒性を有する,析出表面における活性サイトについて,原子間力顕微鏡(AFM)によるキャラクタリゼーションを試みた,前年度行った無電解NiP薄膜系の結果を基に,無電解CiNiP磁性膜を対象に検討した.その結果,活性サイトの活性度には,溶液中に存在する遊離アンモニウムイオンの濃度が影響し,これが高い場合,サイトに対するブロッキングが起こり,結晶粒成長が阻害される結果,微細な粒子から成る保磁力の低い膜が成長することが明らかとなった.以上得られた結果を総合して,無電解析出反応〜膜成長〜機能特性発現の相関を系統的に明らかにし,新しい機能を有する無電解薄膜材料を設計する指針を得た.

电化学沉积方法（电沉积，电气分析沉积等）原则上能够精确沉积，这很难通过物理沉积方法（蒸发，溅射等）来实现，但是沉积过程很复杂，并且有许多未知数。因此，本研究旨在使用基本过程水平的电化学方法分析薄膜沉积过程，并通过阐明形成的膜功能的机制，可以使用此方法在功能性薄膜材料领域中开放新的可能性。从上一年进行的一项研究中，进行了降水反应机理元素过程。我们已经获得了有关分子轨道模型和薄膜特性（良好的结构和功能特性之间的相关性）的基本知识。今年，我们旨在在进一步完善的同时对整个结果进行系统化。首先，我们使用非经验分子轨道方法研究了电脑分析溶解反应过程（尤其是还原剂分子物种的氧化反应过程），并检查了分子物种，例如低磷酸盐和三氯化钛。结果，对于去年二甲胺硼烷的下磷酸盐，这是在上一年进行的。同样，揭示了使用5配位中间结构进行的反应过程在能量上是稳定的。另一方面，建议电子发射发生在三氯化钛的反应的最后阶段。接下来，基于上一年进行的电气NIP薄膜系统的结果，我们试图表征沉积表面上的活性位点，这些位点通过原子力显微镜（AFM）催化这些反应。检查了受试者。结果表明，溶液中存在的游离铵离子的浓度会影响活性位点的活性，当这些水平较高时，在该位点上会发生阻塞，从而抑制晶粒的生长，从而导致薄膜的细颗粒固定性较低。通过结合上述结果，我们系统地揭示了电气分析后的反应，薄膜生长和功能特征之间的相关性，并且我们获得了设计具有新功能的电气薄膜材料的指南。