Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

シラン / ホットフィラメント / 反応素過程 / CVD / 表面反応 / アモルファス / 多結晶シリコン / アルモファス / ドップラー分光 / シリコン / シレン

Cat-CVD(あるいはHot-Wire CVD)法では、原料ガスを高温の金属フィラメント表面で触媒分解してラジカルを発生させる。この方法においてはラジカルを"熱的"に生成するので、イオンや電子励起種などは生成しない。生成した中性ラジカルは、基板に到達するまでに気相中の他の分子と反応して成膜の前駆体分子が形成される。この前駆体分子の性質により膜質は大きく影響を受けると考えられる膜質をコントロールするためには気相に存在する化学種を同定し、その反応素過程を理解する必要がある。
レーザイオン化飛行時間型質量分析計を用いて、金属表面におけるシランの分解過程を、気相での化学反応が無視できる無衝突条件下で観測した。昨年度までは、水素原子を2光子共鳴3光子イオン化法により検出し、生成量の温度依存輔区とる線幅からの水素原子の併進温度分布を明らかにしたが本年度は新たに、ケイ素原子、ケイ素含有ラジカルの検出を行った。ケイ素原子は、250nmのレーザ光による1光子共鳴2光子イオン化法により検出した。また、真空紫外レーザイオン化法(118nm)によりケイ素含有ラジカルとしてシリルラジカルが検出された。これらのフィラメント温度に対する生成量を測定した。15個の素反応からなる反応モデルを構築し、フィラメント温度の結果を用い膜質の決定に関与する化学種についての考察を行った。その結果SiH_3,Si_2,Si_2H_4が成膜に大きく関与していることが明らかになった。

金属工芸 / 煮色着色 / 微細構造 / Cu_2O / 結晶 / アルモファス / 微粒子 / 光吸収効果 / Cu / Cu-Ag / Cu-Zn / 着色 / 煮色 / 光吸収 / 電位-電流 / 耐食性 / 表面皮膜 / 黄銅 / 赤銅 / 亜酸化銅 / アモルファス / Au粒子 / 反射・吸収 / 銅合金 / 溶液 / 人口緑青 / 成長速度pH / pH / 拡散

わが国の伝統金属工芸技術である煮色着色について、着色層の微細構造と着色機構の解明、煮色層の防食効果、新技術の開発の基礎研究を行った。銅合金の煮色着色層の基本構造はCu_2Oで、結晶とアモルファスの混合状態である。アモルファスになるのは、煮色液中から侵入したS、Clなどの不純物などが混入しているためである。Auを含む赤銅では、結晶とアモルファスCu_2O地中に5nm前後のAu微粒子が分散している。黄銅(Cu-30%Zn)ではZnの優先的な溶出がみられ、煮色層中には数%しか残留していない。四分一では、Cu固溶体中のCuが優先的に酸化して結晶およびアモルファスCu_2Oになり、Agは微粒子としてCu_2O中に分散する。Ag固溶体はそのまま残留しているが、極く一部はAg_2Sなどを形成する。着色は地のCu_2Oと微粒子の光吸収効果、地の反射などが復合効果である。
電気化学的な検討では、煮色処理した試料の立上り電位が貴な向きにシフトする。シフト量は合金および試験溶液のpHによって異なるが、腐食に対する抵抗力が増大したことを示す。さらに、煮色層が高次の酸化を受けるときの電子の挙動が明らかになった。
新技術開発の基礎研究では、赤銅の熱酸化法の検討を行い、同様の膜が生ずることを示した。これは今後の研究に役立つものと考えられる。また、煮色前の表面処理法についても検討し、伝統技術を代替する方法の目処がついた。

【研究分担者】
戸野倉賢一	東京大学	大学院・工学系研究科	助手	(Kakenデータベース)
三好明	東京大学	大学院・工学系研究科	助教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
水流徹	東京工業大学	大学院・工学研究科	教授	(Kakenデータベース)
杉本克久	東北大学	大学院・工学研究科	教授	(Kakenデータベース)