【酸化タングステン薄膜のエレクトロクロミズムに関する研究結論1】

 

情報化の進展に伴い、表子素子はますます重要なものとなり、その多様化が進んでいるが、非発光型素子であるエレクトロクロミック素子、特に酸化タングステンを用いる素子は、実用化に最も適した材料のーっと考えられている。

 

エレクトロクロミック素子に最適な酸化タングステン膜の作成法と、素子を構成する諸因子がエレクトロクロミック特性に及ぼす影響を明らかにする事を目的として行われた研究をまとめたもので、その成果を要約すると次の通りである。

 

(1) 膜の製法の如何によらず、基板温度とスパッタ雰囲気の酸素濃度と全ガス圧によって、決まる比抵抗と可視及び近赤外領域における透過率及び屈折率の聞には、相関関係がある。これは、いずれも酸化膜中に格子欠陥が生じ着色中心が生成されることと関連するためである。

 

 

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【酸化タングステン薄膜のエレクトロクロミズムに関する研究内容１】

 

本研究は、酸化タングステン膜の物性とエレクトロクミック特性、エレクトロクロミズムの律速過程と着色飽和現象並びにエレクトロクロミック素子の構造及び動作条件の最適設計に関するものである。

 

1.「蒸着酸化タングステン膜の物性とエレクトロクロミック特性」：三酸化タングステン粉末を減圧雰囲気中で加熱蒸発させ形成される酸化タングステン膜の性質の膜堆積時の基板温度依存を明確にした。

 

2.「高周波スバッタ酸化タングステン膜の物性とエレクトロクロミック特性」：三酸化タングステン粉末を加圧成形したターゲットを用い、高周波スバッタ法により形成される酸化タングステン膜の性質が、如何にスパッタ雰囲気の酸素濃度及び全圧力に依存するかを明確にし、膜の組成と形成条件の関係について考察した。

 

3.「高周波反応性スバッタ酸化タングステン膜の物性とエレクトロクロミック特性」：金属タングステンをターゲットとし、高周波電源装置を用いて反応性スパッタ法により形成される酸化タングステン膜の性質が、如何にスパッタ雰囲気の酸素濃度及び全圧力に依存するかを明確にした。

 

 

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【酸化タングステン薄膜のエレクトロクロミズムに関する研究内容２】

 

4.「直流反応性スバッタ酸化タングステン膜の物性とエレクトロクロミック特性」：

金属タングステンをターゲットとし、直流電源装置を用いて反応性スバッタ法により形成される酸化タングステン膜の性質が、如何にスバッタ雰囲気の酸素濃度に依存するかを明確にした。さらに、各製法で形成された酸化タングステン膜のエレクトロクロミック特性をまとめ、エレクトロクロミック材料に適した酸化タングステン膜の物性や形成条件についての知見を得た。

 

5.「エレクトロクロミック特性に及ぼす緒因子の影響」：

エレクトロクロミズムの律速過程を明らかにし、エレクトロクロミックセルを流れる電流の式を導き出した。また、着色飽和した酸化タングステン膜の組成をX線解析で明らかにするとともに、注入電荷量からも考察した。さらに酸化タングステン膜着色中心濃度を求めた。

 

6.「エレクトロクロミックセルの特'性」：

化学スプレー法で形成される酸化スズ透明電極の物性の基板材質と膜厚依存を明確にした。また非対称型と対称型セルの動作特性を検討し、エレクトロクロミックセルの構造及び、動作条件の最適設計を行った。

 

 

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触媒金属を表面に堆積させた酸化タングステンは、水素が固溶すると着色する。物質選択性セラミック材料研究グループでは、その性質を利用した光学式水素センサーの開発を行っている。

 

今回はRFマグネトロンスパッタ法を用いて、作製パラメータである基板温度,成膜中のアルゴン及び酸素分圧、投入電力を系統的に変え、結晶欠陥の少ない配向膜の作製条件を調べた。

 

投入電力が50W、基板温度が400 C以上、酸素分圧が15mPa以上、アルゴン分圧が95 175mPaの範囲で作製した膜の結晶構造をX線回折法により調べた結果、作製された膜は単斜晶系WO の(0 0 1)面が1軸配向していることがわかった。また、1%に希釈した水素により着色性能を調べたところ、無配向性の多結晶体酸化タングステン膜に比べて1軸配向膜は速く着色することがわかった。

 

 

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