Fundamental studies on mechanical properties of functional ceramic thin films prepared by sol-gel method

溶胶-凝胶法制备功能陶瓷薄膜力学性能基础研究

基本信息

批准号：
15360354
负责人：
KOZUKA Hiromitsu
金额：
$ 8.58万
依托单位：
Kansai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

Gel films were deposited on single-crystal Si wafers and heated at a constant rate where in-plane stress in films was measured in situ in the course of heating. The effects of the amount of water for alkoxide hydrolysis, methyltriethoxysilane, chelating agents and polyvinylpyrrolidone (PVP) were investigated.Tetraethoxysilane (TEOS) was hydrolyzed under acidic condition, followed by deposition of silica gel thin films. The in-plane stress generating in the course of heating was found to be increased with increasing H_2O/TEOS mole ratios in solutions. The partial substitution of methyltriethoxysilane (MTES) for TEOS and the addition of PVP in solutions resulted in suppression of stress evolution during heating.Titania gel films were prepared from titanium tetraisopropoxide solutions. The addition of PVP and chelating agents like acetic acid and acetylacetone in solutions was found to suppress the stress evolution.It has been known that cracking is suppressed and uncracking critical thickness of silica coatings increases when smaller amount is water for silicon alkoxides or partial substitution of MTES. It is also known for gel-derived ceramic coatings that chelating agents and PVP are effective in increasing the uncracking critical thickness. Suppressed cracking and increased uncracking critical thickness are now concluded to be caused by the reduced stress evolution.

凝胶膜沉积在单晶Si晶圆上，并以恒定速率加热，在加热过程中，在原位测量膜中的平面应力。研究了水量在酸性条件下水解，在酸性状态下水解了烷氧化物水解，甲基三乙氧基硅烷，螯合剂和聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）的影响。发现在加热过程中产生的平面应力随着溶液中H_2O/TEOS摩尔比的增加而增加。甲基三乙氧基硅烷（MTE）部分取代TEOS，在溶液中添加PVP导致加热过程中抑制胁迫的演化。从钛四氧化钛氧化钛溶液制备了Titania凝胶膜。发现溶液中的PVP和螯合剂（如乙酸和乙酰丙酮）的添加可抑制应力演化。当较小的硅含量较小的硅氧烷氧化物或MTE的部分替代品时，硅酸盐涂层的临界厚度增加，硅胶涂层的临界厚度增加。它也以凝胶衍生的陶瓷涂层而闻名，螯合剂和PVP可有效增加碎裂的临界厚度。现在，抑制裂纹和不裂缝的临界厚度的增加是由减少的应力演化引起的。

项目成果

期刊论文数量（30）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

H.Kozuka, M.Komeda: "Effect of the amount of water for hydrolysis on cracking and stress evolution in alkoxide-derived sol-gel silica coating films"J.Ceram.Soc.Jpn.. 印刷中. (2004)

H.Kozuka，M.Komeda：“水解水量对醇盐衍生的溶胶-凝胶二氧化硅涂层膜中的开裂和应力演化的影响”J.Ceram.Soc.Jpn.. 出版中（2004 年）。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Kozuka, D.Okamoto, H.Nishikawa, K.Doi: "Novel sol-gel technique for preparing single-phase complex oxide thin films from aqueous solutions of metal salts"Trans.Mater.Res.Soc.Jpn.. 印刷中. (2004)

Kozuka、D.Okamoto、H.Nishikawa、K.Doi：“从金属盐水溶液制备单相复合氧化物薄膜的新型溶胶-凝胶技术”Trans.Mater.Res.Soc.Jpn.. 正在出版。 (2004)

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

PVP-assisted sol-gel deposition of single layer ferroelectric thin films over submicron or micron in thickness

DOI：
10.1016/s0955-2219(03)00402-3
发表时间：
2004-01-01
期刊：
JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY
影响因子：
5.7
作者：
Kozuka, H;Takenaka, S;Okubayashi, M
通讯作者：
Okubayashi, M

Evolution of stress in alkoxide-derived titania gel films under heat-treatment : effects of polyvinylpyrrolidone and acetic acid in coating solutions

热处理下醇盐衍生的二氧化钛凝胶膜的应力演变：涂料溶液中聚乙烯吡咯烷酮和乙酸的影响

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
J.Ceram.Soc.Jpn. 112
影响因子：
0
作者：
Y.Ishikawa;H.Kozuka
通讯作者：
H.Kozuka

Cracking and stress evolution in alkoxide-derived gel coating films on firing

醇盐衍生的凝胶涂层薄膜在烧成时的开裂和应力演化

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Proceedings of XX International Congress on Glass, Kyoto, Sept. 27 - Oct. 1, 2004
影响因子：
0
作者：
H.Kozuka;H.Miyake;Y.Ishikawa
通讯作者：
Y.Ishikawa