JPH07150362A - サファイア上へのｙｓｚバファー層の作製法 - Google Patents
サファイア上へのｙｓｚバファー層の作製法Info
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- JPH07150362A JPH07150362A JP5318932A JP31893293A JPH07150362A JP H07150362 A JPH07150362 A JP H07150362A JP 5318932 A JP5318932 A JP 5318932A JP 31893293 A JP31893293 A JP 31893293A JP H07150362 A JPH07150362 A JP H07150362A
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- ysz
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Fuel Cell (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 サファイア上に配向性の良好なＹＳＺ薄膜を
低コストで作製することができ、且つ膜厚の制御性に優
れたＹＳＺバファー層の作製法を提供すること。 【構成】 サファイア上高配向なＹＳＺ薄膜を作製する
方法であって、大気圧下のエアロゾル発生器の中の容器
７に原料溶液を入れる段階と、前記容器内の原料溶液に
超音波を作用させてエアロゾル８を発生させる段階と、
エアロゾルを噴霧させる段階と、噴霧したエアロゾルを
あらかじめ加熱したサファイア１６上に噴霧してＹＳＺ
膜を成膜させる段階と、を包含する。
低コストで作製することができ、且つ膜厚の制御性に優
れたＹＳＺバファー層の作製法を提供すること。 【構成】 サファイア上高配向なＹＳＺ薄膜を作製する
方法であって、大気圧下のエアロゾル発生器の中の容器
７に原料溶液を入れる段階と、前記容器内の原料溶液に
超音波を作用させてエアロゾル８を発生させる段階と、
エアロゾルを噴霧させる段階と、噴霧したエアロゾルを
あらかじめ加熱したサファイア１６上に噴霧してＹＳＺ
膜を成膜させる段階と、を包含する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はサファイア上へのＹＳＺ
バファー層の作製法に関する。
バファー層の作製法に関する。
【０００２】
【従来技術】サファイア上に酸化物超伝導体を作製する
場合に格子定数の不整合を緩和するためにバファ層とし
て高配向したＹＳＺ（yttria-stabilized-zilconia)、Ｃ
ｅＯ2 等の蛍石型の結晶構造を持つ酸化物の薄膜が用い
られる。従来、高配向膜の作製には、電子ビーム蒸着、
イオンビームスパッタリング、パルスレーザーアブレー
ション、ＣＶＤ、溶液法などが用いられている。なお、
ＹＳＺ薄膜は固体電解質燃料電池の電解質層材料として
も使用されている。
場合に格子定数の不整合を緩和するためにバファ層とし
て高配向したＹＳＺ（yttria-stabilized-zilconia)、Ｃ
ｅＯ2 等の蛍石型の結晶構造を持つ酸化物の薄膜が用い
られる。従来、高配向膜の作製には、電子ビーム蒸着、
イオンビームスパッタリング、パルスレーザーアブレー
ション、ＣＶＤ、溶液法などが用いられている。なお、
ＹＳＺ薄膜は固体電解質燃料電池の電解質層材料として
も使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電子ビーム蒸着、イオ
ンビームスパッタリング、パルスレーザーアブレーショ
ン、ＣＶＤなどはいずれも真空装置が必要なため高コス
トな作製法となり、また、溶液法は膜厚の制御性に劣る
欠点がある。
ンビームスパッタリング、パルスレーザーアブレーショ
ン、ＣＶＤなどはいずれも真空装置が必要なため高コス
トな作製法となり、また、溶液法は膜厚の制御性に劣る
欠点がある。
【０００４】本発明は上述の点にかんがみてなされたも
ので、サファイア上に配向性の良好なＹＳＺ薄膜を低コ
ストで作製することができ、その膜厚の制御性に優れた
ＹＳＺバファー層の作製法を提供することを目的とす
る。
ので、サファイア上に配向性の良好なＹＳＺ薄膜を低コ
ストで作製することができ、その膜厚の制御性に優れた
ＹＳＺバファー層の作製法を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、サファイア上に高配向なＹＳＺ薄膜を作製す
る方法であって、大気圧下のエアロゾル発生器の容器に
原料溶液を入れる段階と、前記容器内の原料溶液に超音
波を作用させてエアロゾルを発生させる段階と、エアロ
ゾルを噴霧させる段階と、噴霧したエアロゾルを予め赤
外線ランプ等で加熱したサファイア上にプリカーサーと
して噴霧してＹＳＺ膜を成膜させる段階と、を包含する
ことを特徴とする。
本発明は、サファイア上に高配向なＹＳＺ薄膜を作製す
る方法であって、大気圧下のエアロゾル発生器の容器に
原料溶液を入れる段階と、前記容器内の原料溶液に超音
波を作用させてエアロゾルを発生させる段階と、エアロ
ゾルを噴霧させる段階と、噴霧したエアロゾルを予め赤
外線ランプ等で加熱したサファイア上にプリカーサーと
して噴霧してＹＳＺ膜を成膜させる段階と、を包含する
ことを特徴とする。
【０００６】
【作用】成膜作業はすべて大気圧の下で行なわれ、ま
た、基板のみ高温度に温度上昇するが、その他の部分は
室温で作動するので、作業が簡単でし易くなる。
た、基板のみ高温度に温度上昇するが、その他の部分は
室温で作動するので、作業が簡単でし易くなる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を実施例について説明する。
【０００８】図１は本発明のサファイア上へのＹＳＺバ
ファー層の作製法を実施する装置の概略構成を示す斜視
図である。
ファー層の作製法を実施する装置の概略構成を示す斜視
図である。
【０００９】エアロゾル発生器１は水を入れた密封容器
であり、該エアロゾル発生器１の内部の底に超音波振動
子１７が取り付けられ、また、この水の上にＹ、Ｚｒを
含む原料溶液９を入れた椀状容器７が浮かんでいる。前
記エアロゾル発生器１の一端にキャリアガス送入管２が
連結され、他端にエアロゾル給送管３が取り付けられて
いる。
であり、該エアロゾル発生器１の内部の底に超音波振動
子１７が取り付けられ、また、この水の上にＹ、Ｚｒを
含む原料溶液９を入れた椀状容器７が浮かんでいる。前
記エアロゾル発生器１の一端にキャリアガス送入管２が
連結され、他端にエアロゾル給送管３が取り付けられて
いる。
【００１０】Ｔ字形反応管１０は１本の直立支管１１と
２本の水平支管１２からなり、透明な石英ガラスで作ら
れ、その３個の開口はシリコンゴムで作った栓１３によ
り塞がれている。直立支管１１の開口に嵌めた栓１３を
エアロゾル給送管３の一端が貫通し、このエアロゾル給
送管３の端部にエアロゾル噴霧管４が摺動自在に嵌合し
ている。エアロゾル給送管３はゴムホース、ガラス管や
ポリマチューブ等で作られ、エアロゾル噴霧管４は石英
ガラスで作られている。
２本の水平支管１２からなり、透明な石英ガラスで作ら
れ、その３個の開口はシリコンゴムで作った栓１３によ
り塞がれている。直立支管１１の開口に嵌めた栓１３を
エアロゾル給送管３の一端が貫通し、このエアロゾル給
送管３の端部にエアロゾル噴霧管４が摺動自在に嵌合し
ている。エアロゾル給送管３はゴムホース、ガラス管や
ポリマチューブ等で作られ、エアロゾル噴霧管４は石英
ガラスで作られている。
【００１１】反応管１０の内部でエアロゾル噴霧管４の
垂直方向下方にサセプター１５が水平に配置され、この
サセプター１５の上面に基板としてのサファイア１６が
載置されている。サセプター１５はＮｉ等の金属で作ら
れている。
垂直方向下方にサセプター１５が水平に配置され、この
サセプター１５の上面に基板としてのサファイア１６が
載置されている。サセプター１５はＮｉ等の金属で作ら
れている。
【００１２】サファイア１６はエアロゾル噴霧管４の噴
霧口５の直下に位置決めされている。サファイア１６と
エアロゾル噴霧管４の噴霧口５との間隔Ｈはエアロゾル
噴霧管４を上下に摺動させることにより調節することが
でき、間隔Ｈを１〜２cmまで短縮することができる。
霧口５の直下に位置決めされている。サファイア１６と
エアロゾル噴霧管４の噴霧口５との間隔Ｈはエアロゾル
噴霧管４を上下に摺動させることにより調節することが
でき、間隔Ｈを１〜２cmまで短縮することができる。
【００１３】Ｔ字型反応管１０の左右２本の水平支管１
２の開口にはめた栓１３をそれぞれ排気管１４が貫通し
ている。
２の開口にはめた栓１３をそれぞれ排気管１４が貫通し
ている。
【００１４】Ｔ字型反応管１０の外部においてサセプタ
ー１５の直下に、サセプター１５の加熱器として赤外線
ランプ６が配置されている。
ー１５の直下に、サセプター１５の加熱器として赤外線
ランプ６が配置されている。
【００１５】本発明のＹＳＺ（イットリア安定化ジルコ
ニア）を成膜する工程を順番に説明する。 （１）大気圧下のエアロゾル発生器１の中の容器７にオ
クチル酸塩、ナフテン酸塩などの金属塩を原料溶液９と
して入れる。 （２）超音波振動子１７を作動させて超音波を発生する
と、原料溶液９のエアロゾル８を発生する。 （３）キャリアガスとしての空気がキャリアガス送入管
２を通じてエアロゾル発生器１の中に供給される。 （４）エアロゾル発生器１の中で発生したエアロゾル８
はキャリアガスに乗ってエアロゾル給送管３及びエアロ
ゾル噴霧管４の中を通過して大気圧下の反応管１０に入
る。 （５）超音波でミスト化した金属塩のエアロゾル８をプ
リカーサーとしてエアロゾル噴霧管４からサファイア１
６の上面に垂直に噴霧する。あらかじめ赤外線ランプ６
を作動させることによりサセプター１５が既に加熱さ
れ、その上のサファイア１６は約７７０°Ｃに温度上昇
している。したがって、エアロゾル８はサファイア１６
に衝突した瞬間に熱分解して成膜作用を行なう。 （６）反応管１０の中に発生する排出ガスは排気管１４
を通じて外部に排出される。 （７）このようにして、サファイア１６上に良質のＹＳ
Ｚ薄膜が成膜される。
ニア）を成膜する工程を順番に説明する。 （１）大気圧下のエアロゾル発生器１の中の容器７にオ
クチル酸塩、ナフテン酸塩などの金属塩を原料溶液９と
して入れる。 （２）超音波振動子１７を作動させて超音波を発生する
と、原料溶液９のエアロゾル８を発生する。 （３）キャリアガスとしての空気がキャリアガス送入管
２を通じてエアロゾル発生器１の中に供給される。 （４）エアロゾル発生器１の中で発生したエアロゾル８
はキャリアガスに乗ってエアロゾル給送管３及びエアロ
ゾル噴霧管４の中を通過して大気圧下の反応管１０に入
る。 （５）超音波でミスト化した金属塩のエアロゾル８をプ
リカーサーとしてエアロゾル噴霧管４からサファイア１
６の上面に垂直に噴霧する。あらかじめ赤外線ランプ６
を作動させることによりサセプター１５が既に加熱さ
れ、その上のサファイア１６は約７７０°Ｃに温度上昇
している。したがって、エアロゾル８はサファイア１６
に衝突した瞬間に熱分解して成膜作用を行なう。 （６）反応管１０の中に発生する排出ガスは排気管１４
を通じて外部に排出される。 （７）このようにして、サファイア１６上に良質のＹＳ
Ｚ薄膜が成膜される。
【００１６】上記作業において、赤外線ランプ６により
サセプター１５のみが加熱され、反応管１０は加熱され
ない。サファイア１６の表面とエアロゾル噴霧管４の噴
霧口５との間隔Ｈを張設することにより、エアロゾル８
のサファイア１６上のみに衝突して熱分解するように調
節することができる。上記作業はすべて大気圧のもとで
行なわれ、真空中で作業する必要がなく、また前述のよ
うにサファイア１６は約７７０°Ｃに温度上昇するが、
その他の部分は室温で作業ができる。
サセプター１５のみが加熱され、反応管１０は加熱され
ない。サファイア１６の表面とエアロゾル噴霧管４の噴
霧口５との間隔Ｈを張設することにより、エアロゾル８
のサファイア１６上のみに衝突して熱分解するように調
節することができる。上記作業はすべて大気圧のもとで
行なわれ、真空中で作業する必要がなく、また前述のよ
うにサファイア１６は約７７０°Ｃに温度上昇するが、
その他の部分は室温で作業ができる。
【００１７】上記実施例において、反応管１０はＴ字状
のものを使用したが、その他の形状のものでもよく、例
えば、２本の水平支管１２のかわりに４本や８本等の水
平支管を使用してもよい。要は直立支管１１の中にエア
ロゾル噴霧管４を垂直に配置し、その直下にサファイア
１６を水平に配置することが大切である。
のものを使用したが、その他の形状のものでもよく、例
えば、２本の水平支管１２のかわりに４本や８本等の水
平支管を使用してもよい。要は直立支管１１の中にエア
ロゾル噴霧管４を垂直に配置し、その直下にサファイア
１６を水平に配置することが大切である。
【００１８】次に本発明の方法をサファイア上で実施し
た場合の実験例を示す。
た場合の実験例を示す。
【００１９】実験仕様を次表に示す。
【００２０】
【表１】 図２は上記実験で作製した薄膜のＸ線回析の結果を示す
グラフである。
グラフである。
【００２１】図２に基板温度が７５０°Ｃにおける薄膜
の配向性を示している。このグラフから（１１１）面に
優先配向していることが分かる。
の配向性を示している。このグラフから（１１１）面に
優先配向していることが分かる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明のサファイア
上へのＹＳＺバファー層の作製法では、赤外線を用いて
透明石英管の内部のサセプターを加熱することでサファ
イアのみを高温度に昇温できるようにし、かつエアロゾ
ルの噴霧口をサファイアから１〜２cmの近さまで近付け
るようにし、さらに超音波を用いて溶液を微粒化する構
成にしたので次のような優れた効果が得られる。 （１）成膜作業はすべて大気圧のもとで行われ、また、
サファイアのみは７７０°Ｃに温度上昇するが、その他
の部分は室温で作動する構成となっているので、装置が
簡単、廉価で作業がし易い。 （２）この装置により緻密で均質な高配向なＹＳＺ薄膜
を成膜することができる。 （３）特に、原料の金属塩として金属石けんを用いると
配向性の良好な薄膜が得られる。
上へのＹＳＺバファー層の作製法では、赤外線を用いて
透明石英管の内部のサセプターを加熱することでサファ
イアのみを高温度に昇温できるようにし、かつエアロゾ
ルの噴霧口をサファイアから１〜２cmの近さまで近付け
るようにし、さらに超音波を用いて溶液を微粒化する構
成にしたので次のような優れた効果が得られる。 （１）成膜作業はすべて大気圧のもとで行われ、また、
サファイアのみは７７０°Ｃに温度上昇するが、その他
の部分は室温で作動する構成となっているので、装置が
簡単、廉価で作業がし易い。 （２）この装置により緻密で均質な高配向なＹＳＺ薄膜
を成膜することができる。 （３）特に、原料の金属塩として金属石けんを用いると
配向性の良好な薄膜が得られる。
【図１】本発明のサファイア上へのＹＳＺバファー層の
作製法を実施する装置の概略構成を示す一部断面斜視図
である。
作製法を実施する装置の概略構成を示す一部断面斜視図
である。
【図２】本発明の方法を使用して作製した薄膜の配向性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１ Ｔ字型反応管 ２ キャリアガス送入管 ３ エアロゾル給送管 ４ エアロゾル噴霧管 ５ 噴霧口 ６ 赤外線ランプ ７ 椀状容器 ８ エアロゾル ９ 原料溶液 １０ Ｔ字型反応管 １１ 直立支管 １２ 水平支管 １３ 栓 １４ 排気管 １５ サセプター １６ サファイア １７ 超音波振動子
Claims (1)
- 【請求項１】 サファイア上に高配向なＹＳＺ薄膜を作
製する方法であって、大気圧下のエアロゾル発生器の中
の容器に原料溶液を入れる段階と、前記容器原料溶液に
超音波を作用させてエアロゾルを発生させる段階と、エ
アロゾルをあらかじめ加熱したサファイア上に噴霧して
ＹＳＺ膜を成膜させる段階と、を包含することを特徴と
するサファイア上へのＹＳＺバファー層の作製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5318932A JPH07150362A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | サファイア上へのｙｓｚバファー層の作製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5318932A JPH07150362A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | サファイア上へのｙｓｚバファー層の作製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07150362A true JPH07150362A (ja) | 1995-06-13 |
Family
ID=18104601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5318932A Withdrawn JPH07150362A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | サファイア上へのｙｓｚバファー層の作製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07150362A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006310190A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Dainippon Printing Co Ltd | プロトン伝導形燃料電池及びその製造方法 |
| JP2007077433A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Fujikura Ltd | 成膜装置 |
| JP2007299767A (ja) * | 2007-07-18 | 2007-11-15 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 固体電解質型燃料電池用電解質材料、固体電解質型燃料電池セル及びこれらの製造方法 |
| JP2009120872A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Dainippon Printing Co Ltd | 金属酸化物膜の製造方法 |
-
1993
- 1993-11-25 JP JP5318932A patent/JPH07150362A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006310190A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Dainippon Printing Co Ltd | プロトン伝導形燃料電池及びその製造方法 |
| JP2007077433A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Fujikura Ltd | 成膜装置 |
| JP2007299767A (ja) * | 2007-07-18 | 2007-11-15 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 固体電解質型燃料電池用電解質材料、固体電解質型燃料電池セル及びこれらの製造方法 |
| JP2009120872A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Dainippon Printing Co Ltd | 金属酸化物膜の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010130 |