【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.21】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23UT1175

利用課題名 / Title

IrO₂ナノシートの作製

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

センサ/ Sensor,スパッタリング/ Sputtering

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

欧陽 剣

所属名 / Affiliation

東京大学大学院工学系研究科マテリアル工学専攻

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

加藤太朗

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

水島彩子

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-704：高密度汎用スパッタリング装置
UT-711：LL式高密度汎用スパッタリング装置(2019)

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

本課題はスパッタリング製膜装置で、反応性スパッタリングによってIrO₂薄膜を作製します。
CH₄はIrO₂の(110)面に吸着され、触媒反応によって酸化します。同時に、IrO₂の電気特性も変化します、この性質をCH₄センサに応用するポテンシャルがあります。しかし、この性質のメカニズムは未だ不明です。そのため、作製したIrO₂薄膜をCH₄に曝露し、電気特性と表面環境測定によって、メカニズムを解明します。また、センサ素子を作製することで、IrO₂をCH₄センサ材料に応用する可能性を検証します。

実験 / Experimental

CFS-4ES(設備ID: UT-704)を使い，Ir金属をターゲットとして，Forward power 80 W，ガス環境はAr 12sccm ; O₂ 8sccm，室温の条件で，IrO₂薄膜を反応性スパッタリングで作製しました．製膜の基板は酸化膜1μm付きのシリコンです．目標膜厚が5nmの場合には、製膜時間は30sです。目標膜厚が30nmの場合には、製膜時間は180sです。
CFS-4EP-LL(設備ID: UT-711)を使い，Ir金属をターゲットとして，Forward power 80 W，ガス環境はAr 16.8sccm ; O₂ 11.2sccm，室温の条件で，IrO₂薄膜を反応性スパッタリングで作製しました．目標膜厚が5nmの場合には、製膜時間は45sです。目標膜厚が30nmの場合には、製膜時間は270sです。

結果と考察 / Results and Discussion

まず，XRR測定およびフィティングで，目標膜厚が30nmと5nmのIrO₂薄膜の実際薄膜を測定し、実際薄膜と目標薄膜の一致性を確認した。
目標膜厚が30nmのIrO₂薄膜を使い，酸素雰囲気，500℃の環境で，2時間のアニールをしました．そして，アニール操作した薄膜とアニール操作しない薄膜を利用し、XRD測定でIrO₂の(110)面強度を確認した。結果として、アニール操作したIrO₂の(110)面強度が著しく強くなり、アニール操作は(110)面を成長させた。
目標膜厚が5nmのIrO₂薄膜を使い、XPS測定で、CH₄に曝露前と曝露後のIrO2表面環境を確認した。仮説を提出し、XPS測定で検証することでメカニズム解明するために努めている。また、図1が示す通りにセンサ素子を作製し、外部ヒーターで200℃まで昇温し、CH₄に曝露し、薄膜の電気特性測定して監視することでIrO₂をCH₄センサ材料に応用するポテンシャルを確認した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1.作製したセンサ素子

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件