Effect of ion irradiation on the gasochromism of tungsten trioxide films

三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

山本 春也; 井上 愛知; 永田 晋二*; 杉本 雅樹; 吉川 正人

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

水素が固溶することにより薄緑から濃青色に着色(ガスクロミック着色)する三酸化タングステン膜は、漏洩水素を検知する光学式ガスセンサーへの応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構造とガスクロミック着色との関連性を調べるため、三種類の異なる構造の三酸化タングステン膜(厚さ: 300nmの非晶質,多結晶、及び単結晶膜)それぞれに、350keVに加速したヘリウムあるいは酸素イオンを照射し、そのときの結晶構造の変化をX線回折法で、着色性能の変化を濃度1%の水素を用いて評価した。その結果、非晶質膜がほかに比べ最も良いガスクロミック着色を示し、イオン照射により多結晶膜が非晶質化するとガスクロミック着色性能が向上した。このことから、イオン照射による酸素欠損等の欠陥形成、さらには非晶質化が着色性能と関連していることが示唆された。

Tungsten trioxide (WO) films are known to show optical absorbance changes due to the formation of tungsten bronze with hydrogen incorporation (gasochromism), and it can be used for hydrogen sensors. We report the effect of ion irradiation on the gasochromism of WO films with various crystalline structures such as amorphous, polycrystalline and single crystal. Ion irradiations with 350 keV helium and oxygen were performed. Amorphous WO films showed good gasochromic coloration. On the other hand, polycrystalline and single crystal WO films show poor gasochromic coloration. After amorphized polycrystalline WO films by the ion irradiations, the improvement of gasochromic coloration was observed. The results suggest that the gasochromism of WO films is influenced by the change of crystalline structure by ion irradiation.