酸化タングステン膜のガスクロミズムへのイオン照射効果

Effect of ion irradiation on the gasochromism of WO films

山本 春也; 井上 愛知; 杉本 雅樹; 高野 勝昌; 永田 晋二*; 吉川 正人

Yamamoto, Shunya; Inoue, Aichi; Sugimoto, Masaki; Takano, Katsuyoshi; Nagata, Shinji*; Yoshikawa, Masahito

水素ガスと反応することにより光学特性が変化する酸化タングステンなどのガスクロミック材料は、光の反射・吸収の変化を計測して水素を検知する光学式ガスセンサーへの利用が期待されている。本研究では、三酸化タングステン膜の結晶構造とガスクロミック特性の関係を調べる目的で、多結晶構造の三酸化タングステン膜をイオンビーム照射することにより徐々に非晶質化させ、ガスクロミック特性への影響について調べた。実験では、石英基板上にスパッター法により形成した酸化タングステン膜(厚さ: 300nm)に350keVに加速したヘリウム及び酸素を最大110ions/cmまで照射して試料を作製し、X線回折法より膜の結晶構造を評価するとともに濃度1%の水素に曝したときの着色性能を調べた。その結果、イオンビーム照射により膜構造の非晶質化が進むとともに、ガスクロミック特性が向上する傾向が見られた。このことからイオン照射による膜の非晶質化に伴う欠陥形成等がガスクロミック特性に影響を及ぼすと考えられた。

We investigated the effects of ion irradiation on the crystalline structure and the gasochromism of tungsten oxide (WO) films. Stoichiometric WO films (thickness: 300 nm) were prepared by reactive rf magnetron sputtering and subsequent annealing at a temperature of 400 C in air. Ion irradiations with 350 keV helium and oxygen were performed in a fluence up to 110 cm. The films are characterized by X-ray diffraction and Raman scattering spectroscopy. After the ion irradiations, the gasochromic coloration of WO films coated with a Pd-catalyst was examined by optical transmission exposure to 1% hydrogen in argon gas. WOfilms irradiated with 350 keV O ions (fluence: 5105 10 cm ) exhibit good gasochromic coloration. The results suggest that improvement of gasochromic coloration is related to the amorphization with introducing appropriate amount of defects such as oxygen vacancies.