急速熱酸化法による酸化チタン誘電体皮膜の形成と特性評価

快速热氧化法氧化钛介质薄膜的形成及特性评价

• 批准号: 06855081
• 负责人: 佐伯 功
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Hokkaido 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: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06855081/
• 关键词: チタン(チタニウム); 熱酸化; 誘電体; 皮膜; 光電流

1.チタンの熱酸化挙動の調査と皮膜のキャラクタリゼーション 1)緻密な熱酸化皮膜の生成条件:従来の報告のように昇温速度が小さく、高温で酸化した場合、皮膜は多孔質になりすいが、純酸素中、昇温速度を20K/s以上とし、1273K以下で200nm以内の厚さであれば緻密な酸化物が得られることがわかった。2)生成物の検討:アナターゼ型からルチル型への変態は従来報告されている温度とほぼ一致し、973-1073Kの間で起こった。誘電体として有望なルチル型の皮膜を得るためには1073-1273Kの温度範囲で成膜すればよい事がわかった。2.皮膜の電気的特性の測定 電流-電位挙動の検討:キセノンランプを光源として、暗電流と光電流の測定を行った。1で挙げた最適条件で作成した皮膜は標準水素電極参照で2V以下のアノード分極下ではほとんど暗電流は流れず、n型半導体の特性である整流作用を示した。いっぽう光照射下では標準水素電極参照で0V付近から電流を観測したが、値は小さく、また作成条件による差異はあまり見られなかった。3.表面処理による皮膜の電気的特性の改善 遷移金属元素の添加効果:上記の2までの内容が年度当初の研究計画であったが、あまり良い電気的特性は得られなかったので、年度途中より純チタンの熱酸化に加え、不純物として表面に遷移金属をドープした材料について、同様に熱酸化、電流-電位挙動の検討を行った。ニッケル、クロムなど、高温で2価や3価が安定な遷移金属では添加効果がなかったが、タングステン、モリブデンなど5価以上が安定な金属をドープした場合には、光電流が10倍以上増大するという結果が得られた。この原因については現在検討中である。

1. 钛热氧化行为的研究和薄膜的表征 1) 形成致密热氧化膜的条件：如果加热速率小，并且如之前报道的那样在高温下进行氧化，则薄膜往往会变得然而，发现如果在纯氧中加热速率为20K/s或更高，温度为1273K或更低，并且厚度在200nm以内，则可以获得致密的氧化物。 2)产物检验：锐钛矿型向金红石型的转变发生在973-1073K之间的温度，这与之前报道的温度几乎一致。发现为了获得有希望作为电介质的金红石型膜，在1073-1273K的温度范围内形成膜就足够了。 2.薄膜电性能的测量电流-电位行为的检查：使用氙灯作为光源测量暗电流和光电流。在1中列出的最佳条件下制作的膜在使用标准氢电极的2V以下的阳极极化下几乎没有暗电流流动，并且表现出整流作用，这是n型半导体的特征。另一方面，在光照射下，以标准氢电极为基准，从0V附近观察到电流，但该值很小，并且根据制备条件没有太大差异。 3.通过表面处理改善薄膜的电性能添加过渡金属元素的效果：上述至2的研究计划是本财年的初步研究计划，但由于没有获得非常好的电性能，因此另外针对纯钛的热氧化，我们还研究了掺杂过渡金属作为杂质的材料的热氧化和电流电位行为。当掺杂在高温下二价或三价稳定的过渡金属如镍、铬时没有效果，但当掺杂五价以上稳定的金属如钨、钼时，光电流增加超过结果就是这样。目前，具体原因正在调查中。