Structural and gasochromic properties of WO films prepared by reactive sputtering deposition

反応性スパッタリング法により作製したWO膜の構造とガスクロミック特性

山本 春也; 箱田 照幸; 宮下 敦巳; 吉川 正人

Yamamoto, Shunya; Hakoda, Teruyuki; Miyashita, Atsumi; Yoshikawa, Masahito

有機ハイドライド(シクロヘキサン等)は、水素を可逆的に放出・吸蔵できることから水素の貯蔵・輸送媒体として有望視されている。しかし、揮発した有機ハイドライドは、可燃性ガスであるため、漏洩する有機ハイドライドを安全に検知するセンサーの開発が求められている。本研究では、揮発した有機ハイドライドを光学的に検知できる材料の開発を目的に、反応性スパッタリング法を用いて石英基板上に三酸化タングステン膜を成膜時の基板温度(300550C)及び膜厚(2m)をパラメータに作製し、濃度5%のシクロヘキサンに対する着色特性を系統的に調べた。その結果、基板温度が400450Cで形成される(001)結晶配向した柱状構造から成る厚さ1m程度の三酸化タングステン膜が光学検知に適していることを明らかにした。

The effects of deposition temperature and film thickness on the structural and gasochromic properties of tungsten trioxide films used for the optical detection of diluted cyclohexane have been investigated. The tungsten trioxide films were prepared on SiO substrates by magnetron sputtering, with the deposition temperature ranging from 300 to 550C in an Ar and O gas mixture. The gasochromic properties of the films, coated with a catalytic Pt layer, were examined by exposing them up to 5% cyclohexane in N gas. We found that (001)-oriented monoclinic tungsten trioxide films, with a columnar structure, grew at deposition temperatures between 400 and 450C. The gasochromic characterization of the tungsten trioxide films revealed that (001)-oriented tungsten trioxide films, with cauliflower-like surface morphology, were appropriate for the optical detection of cyclohexane.