レーザーCVD法により合成したCeO₂膜の結晶配向性

抄録

CeO₂は熱的に安定な蛍石構造を有し、Ce⁴⁺とCe³⁺の価数を容易に変化できることから、酸素吸放出能が高く、自動車排ガス浄化触媒材料などとして期待されている。CeO₂膜は一般にゾル-ゲルやCVD法により合成されているが、成膜速度が数μm/hと小さい問題点がある。また、触媒反応に大きな比表面積かつ(100)配向した膜が求められる。一方、本研究グループでは、高出力レーザーを用いたCVD法を開発し、ZrO₂、Al₂O₃などのセラミックス膜を数100μm/hの成膜速度で合成した。また、成膜条件の制御により、大きな比表面積を有する羽毛状組織の膜、および様々な結晶配向の膜が得られた。そこで、本研究では、レーザーCVD法によるCeO₂膜の合成を試みた。半導体レーザーの出力50 W、基板温度893 K、全圧800 Paのとき、(100)に強く配向した羽毛状組織を有するCeO₂膜が得られた。成膜速度は165μm/hであり、これまで報告されている最高値であった。