今日はAl成膜
Alは抵抗がAg,Au,Cuの次に低く、反射率が高く、自然酸化膜による耐食性が良好な材料である。近年では低抵抗で、高反射率からLCDやLED、ELなどの配線で広く使われている。反射は、青いろの短波長まで高反射率を保てるのはAlだけだから、ここをうまく利用したのが、ブルーレイなどの光学ディスク用途として。
ただし、Alの製法は厄介なんですよ。自然酸化膜が出来るくらい酸化し易い
温度を掛けるとすぐ白濁しちゃうし、膜厚を厚くすると応力と酸化で白濁しちゃうし、真空度が悪いと白濁しちゃうしと いやはやメンドクサイ。
ただし、最適条件を見つけられれば、これもいい膜が得られる
裏技製法もあるが時間が掛かるので、現代の市場にはあうのか
いずれにせよ、先述したITO、TiOxなどといっしょで、条件を見つけるメーカーはノウハウが大きいですね。今後の日本のメーカーが伸びていく糧となれば
本日は、TiO2。TiO2は実に奥深い。さまざまな分野で広く使われる。
光を受けて、有機汚染物質を酸化するので、光触媒用途や、屈折率が高いため、光学膜用途、もちろん透明導電膜としても研究されてたりする。結晶は無害で白いので、今後発展するであろう、電子ペーパーのホワイトに使われてたり、化粧品になんかも含まれてたりする
製法は、Ti、（TiO2）にOx+Ar、温度によって結晶化が進むので、光触媒作用のアナターゼやルチルの層が出来る。その中でも光触媒は、アナターゼ構造が能力が高いため、アナターゼの製法がいち早く研究盛んになっている
でも結構難しいので、ITO同様、圧力、酸素量、Powerなんかが重要。400度以上の高温で結晶化させるといい膜が出来上がる。がんばっていい膜つくろ～
ITO製法つづきますよ～
透明で電気を流せる材料はほかにもIZO、AZO、ICO・・・・最近ではZnO系が活発に製品化を目指しておりますが、いやはやITOの天下は翻らないでしょう。透明性、電気特性、エッチング加工性などなど。
先日も記載しましたが、最適条件を見つけるのがITOよりも大変。なぜなら、ITOよりも特性が見出せていないため、ほんとにこの条件で良いの っていう指標が、やはりITOとの比較になってしまう為、余計時間が掛かってしまう。温度を掛けても、非晶質であれば、変化しないし、ここはやはり圧力、Powerによって結晶制御をしていくと一番てっとりばやい。RF、DC電源での比較も行えどさほど変わらず
W密度や、応力もチェックポイント。 圧縮や引っ張り応力も膜にとっては厄介なファクター故、積層構造にする際も最適にしていくことがデバイスを組んでいく上でも重要に成りますね
ITO膜といってもITOターゲットを用いて、スパッタ装置で作ればいいものがすぐ出来るなんて思っちゃ～大間違い
電力Powerや圧力（Ar流量）や酸素分圧、温度など事細かに変化させ、その装置の最適条件を見つけ出す必要があり、ここが一番ポイント
0.1％酸素分圧を変えただけでも抵抗値や透過率、まったくガラット変わってしまう。InOxとSnOxが結合して電子欠損して電気が流れていくゆえ、びみゅ～なさじ加減が重要
酸素が多いと膜が黄色身を帯びたり、少ないと酸素欠損で茶色くなったりと結構シビアです。ブラッグの式なんかも使っちゃったりして。。TM法などもちいて最適条件を探しやすくしているメーカーも多いと思います。。ちょっとしたところでメーカーのノウハウにもつながるので材料屋の腕の見せ所ですね
スパッタリング装置を使えば、どんな材料にでも膜を付けられちゃう。ただし、Na、Caなどの固まりにくい材料はむりだけどね。それからガスも勿論だめ～
どんな風に膜をつけるかというと、装置を真空に引いてあげて、そこにArのガスを流す。（Arなど希ガスはほかの原子と反応しにくいため、使用される。）真空に引いてあげると、ArがAr+とAr-に分かれやすくさせ、装置内でAr+、Al-が浮遊している状態になる。ここで、マイナスの電気を飛ばしたい金属に加えると、Ar+が飛び込んでくる。そのぶつかったAr+は金属原子を押し出し、その金属原子が飛ぶ方向へ付けたいものを置いておけば原子が堆積していく。スパッタは俗語で、つばを吐きかけるという意味があるようで、まったく同じような仕組みである。
ビリヤードみたいに原子をはじくイメージかな
これにより、バルク状のたとえばAuが膜としてAuになり、バルクと同じ特性が出せるため、たとえば、安定、電気抵抗が小さい、高反射、伸びるなど・・・というメリットが薄い膜でも発揮できる。だから、電子部品の配線、電極では欠かせない材料になっている。バルクだと重い＝値段が高いが膜にすれば、極少量＝安いにむすびつき現在は薄膜が欠かせないのも理解できるであろう
やっぱ膜ってすげ～なぁ～
