熱酸化法によるチタン上への遷移金属-チタン複合酸化物皮膜の形成と物性評価

热氧化法在钛表面形成过渡金属-钛复合氧化物薄膜及物理性能评价

基本信息

批准号：
07650829
负责人：
佐伯功
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

1.遷移金属のチタンへのコーティング:チタン板上に真空蒸着により遷移金属(ニッケル、クロム、鉄、モリブデン、タンタル、タングステン、亜鉛)を蒸着した。走査型電子顕微鏡による形態の観察その際、ピンホールがなく、均一な析出状態の膜を得るための最低膜厚は1ナノメートルで良いことが解った。逆に、200ナノメートル以上蒸着すると、蒸着時に膜中に発生する応力により、亀裂が発生することが明らかとなった。2.熱酸化実験と表面のキャラクタリゼーション:それぞれの遷移金属を20ナノメートル真空蒸着したチタン板を急速酸化実験用電気炉を用いて1気圧の酸化雰囲気中で熱酸化し、それを光電子分光分析、X線回折によって分析した。タンタル、モリブデン、タングステンなどの高融点遷移金属を蒸着した試料を熱酸化によって酸化物に転換させるためには加熱温度を800℃以上、昇温速度を毎秒10℃以上にする必要がある。一方亜鉛のような低融点遷移金属の場合、毎秒1℃以下で昇温し、金属の融点より50℃以上低い温度に保持して母相のチタンへの金属の拡散を促進した後、600℃以下で酸化すべきであることが解った。生成相は亜鉛を蒸着・熱酸化した場合にはチタンとの複合酸化物であり、それ以外の場合には遷移金属が置換固溶した酸化チタンが生成した。3.光電気化学特性の評価:キセノンランプ照射下でのアノード分極実験から、酸化チタンよりも大きな光電流が得られたのは、ニッケル、タンタル、タングステン、および亜鉛を蒸着・熱酸化して得られた酸化物であった。混合酸化物が生成する場合には光電流の立ち上がり波長は酸化チタンと等しく光量子収率は30%以下であったが、複合酸化物が生成する場合には(亜鉛)立ち上がり波長は長波長側にシフトし、収率は90%以上となった。以上の結果から、亜鉛を蒸着、熱酸化して得た酸化物は、光アノード電極として適当である事が明らかとなった。

1。钛上过渡金属的涂层：通过真空蒸发将过渡金属（镍，铬，铁，钼，tantalum，Tantalum，Tantalum，Tantalum，Tungsten，锌）沉积在钛板上。当使用扫描电子显微镜观察形态时，发现获得没有针孔和均匀沉积状态的膜的最小膜厚度足以为1纳米。相反，已经揭示了在沉积200纳米时，由于沉积过程中膜中产生的应力而发生裂缝。 2。热氧化实验和表面表征：使用20纳米真空沉积的钛板使用电炉在1个大气的氧化气氛中热氧化，用于快速氧化实验，并通过光电学光谱和X射线衍射进行分析。为了将高熔点过渡金属的样品（例如塔塔菌，钼，钨，钨丝）通过热氧化转化为氧化物，加热温度必须为800°C或更高，并且加热速率必须为10°C或更高。另一方面，已经发现，在低熔点过渡金属（例如锌）的情况下，应在每秒或更低的1°C处升高温度，保持在50°C或高于金属熔点的温度或更高或更低，以促进金属扩散到钛中，然后在600°C中氧化。当锌被沉积并热氧化时，产生的相是一种带有钛的复合氧化物，在其他情况下，形成了氧化钛，在其中取代并溶解过渡金属。 3。对光电化学性质的评估：从Xenon灯照射下的阳极极化实验，通过蒸发镍，tantalum，Tungsten和锌获得的氧化物通过蒸气沉积和热氧化获得。当产生混合氧化物时，光电流的上升波长等于氧化钛，光量子的产量为30％或更少，但是当产生混合的氧化物时，升高波长（锌）向较长波长侧移动，导致产量为90％或更多。从上面的结果中可以揭示出通过蒸发锌获得并热氧化获得的氧化物作为光阳极电极。