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調査研究レポート

進化する薄膜の最新技術とエレクトロニクスにおける応用 
−太陽電池、燃料電池から有機ELにも−

 テレビ、パソコン、携帯電話、デジタルカメラから、電池、電子部品、半導体に至るまで、軽薄短小という流れはものづくりの至上命題であり、特に昨今の省資源、環境配慮の面からも各種製品を構成する材料を薄膜化することは、必然的な方向性といえます。
 本書は、最新の研究開発を、材料、製造方法から、エレクトロニクス分野の応用まで、幅広く具体的に紹介しています。既に薄膜を研究されている方、これから研究される方に、広い視点から研究を振り返り、新製品開発にお役立ていただければ幸いです。

体裁 A4判 547ページ

定価 102,600円(税抜価格95,000円、送料弊社負担)

発行 2009年9月  住ベリサーチ株式会社

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概略目次 詳細目次ここからPDFファイルでご覧下さい。

第1章 はじめに 1
第I部 [薄膜技術の最新動向]
第2章 薄膜作製技術の最新動向 2
2.1 乾式法(物理的薄膜作製技術、化学的気相薄膜作製技術) 2
 2.1.1 スパッタリング 2
 2.1.2 プラズマ応用成膜法(CVD、PVD) 6
 2.1.3 アーク蒸着 12
 2.1.4 イオンビーム利用成膜 13
 2.1.5 レーザー利用成膜、パルスレーザー堆積法(Pulse Laser Deposition:PLD法) 15
 2.1.6 分子線エピタキシー(MBE) 18
 2.1.7 真空蒸着 20
 2.1.8 原子層堆積法(Atomic Layer Deposition:ALD法) 23
 2.1.9 触媒化学気相成長法(Cat-CVD法) 26
 2.1.10 ガスデポジション法(GD法) 28
 2.1.11 ミストCVD法(Mist-CVD法) 30
 2.1.12 エレクトロスプレーデポジション法(ESD法) 30
2.2 湿式法 32
 2.2.1 コーティング 32
 2.2.2 印刷法 35
 2.2.3 ラングミュア・ブロジェット法(Langmuir Blodgett:LB法) 41
 2.2.4 交互積層法(Layer by Layer法:LbL法) 42
 2.2.5 ゾル−ゲル法 48
 2.2.6 液相析出法(LPD法) 52
 2.2.7 重合技術(電解重合、グラフト重合法、ポリマーブラシなど) 54
2.3 大量生産への対応 60
 2.3.1 大型スパッタリング装置 60
 2.3.2 プラズマCVD(PCVD)の大面積化 62
 2.3.3 ロールツーロール触媒気相成長法(Cat-CVD)装置 63
 2.3.4 大型ALD成膜装置 63
 2.3.5 大面積フィルム基板へのマイクログラビア法による成膜 64
第3章 薄膜材料技術の最新動向 65
3.1 金属薄膜 65
 3.1.2 鉄薄膜 68
 3.1.3 Ni薄膜 69
 3.1.4 Co、Cu薄膜 69
 3.1.5 Ni、Cu薄膜 70
 3.1.6 Ti-Ni-Cu三元系形状記憶合金薄膜 70
3.2 金属化合物、無機化合物の薄膜 71
 3.2.1 酸化物ナノシート 71
 3.2.2 各種金属化合物、無機化合物 77
 3.2.3 多成分薄膜 94
3.3 炭素系薄膜 99
 3.3.1 ダイヤモンドライクカーボン薄膜(Diamond Like Carbon:DLC薄膜) 99
 3.3.2 ダイヤモンド系薄膜 103
 3.3.3 カーボンナノチューブ(CNT)系薄膜 107
 3.3.4 複合系炭素薄膜 111
3.4 有機薄膜 116
 3.4.1 低分子、オリゴマー 116
 3.4.2 ポリマー 129
 3.4.3 ブロックコポリマー 141
3.5 複合薄膜 157
 3.5.1 有機−無機 157
 3.5.2 有機−金属 166
 3.5.3 炭素系複合薄膜 170
 3.5.4 無機−金属 176
 3.5.5 有機−有機(高分子ブレンド系) 177
第4章 薄膜の性能、加工技術の最新動向 181
4.1 薄膜の性能 181
 4.1.1 力学特性、密着性 181
 4.1.2 ガスバリア性 183
 4.1.3 濡れ性 脱濡れ性 190
 4.1.4 摩擦、摩耗特性 197
 4.1.5 エレクトロクロミズム、フォトクロミズム 199
 4.1.6 磁性 206
 4.1.7 超伝導性 209
4.2 薄膜の加工 212
 4.2.1 薄膜へのドーピング 212
 4.2.2 薄膜成膜後の後処理 219
 4.2.3 薄膜のナノ加工、パターン加工 224
 4.2.4 鋳型法 236
第II部 [薄膜のエレクトロニクス分野への応用最新動向]
第5章 絶縁膜 243
5.1 低誘電率膜 (k<3) 243
 5.1.1 実用化が進む層間絶縁膜 243
 5.1.2 開発中の層間絶縁膜、低誘電率材料 250
5.2 中程度の誘電率膜 (3<k<6) 257
 5.2.1 シリカ薄膜 257
 5.2.2 窒化シリコン膜 259
 5.2.3 ポリイミド 262
 5.2.4 液晶配向膜 264
5.3 高誘電率膜 (k=6〜数百) 268
 5.3.1 ゲート絶縁膜 268
 5.3.2 容量素子 272
第6章 導電膜 276
6.1 透明導電膜 276
 6.1.1 ITO膜 276
 6.1.2 ZnO膜 286
 6.1.3 ITO、ZnO膜のバリエーション 292
 6.1.4 ITO、ZnO以外の透明導電膜 294
 6.1.5 導電性ポリマーによる透明導電膜 298
6.2 一般配線、ナノ配線用導電膜 303
 6.2.1 一般配線 303
 6.2.2 インクジェットによる配線 304
 6.2.3 CNTによる配線 305
 6.2.4 金属薄膜による配線 308
 6.2.5 ナノインプリントによる配線 309
 6.2.6 DNAによる配線 311
 6.2.7 ナノワイヤーによる配線技術 312
 6.2.8 自己組織化による配線 313
第7章 無機半導体薄膜 314
7.1 シリコン(Si)系半導体膜 315
 7.1.1 非晶質シリコン(a-Si)の結晶化処理 315
 7.1.2 多結晶Siの動向 319
 7.1.3 液相法 320
 7.1.4 Si薄膜に関する情報 321
 7.1.5 炭化ケイ素(SiC)半導体薄膜 323
7.2 ゲルマニウム(Ge)系半導体膜 325
7.3 ガリウム(Ga)系半導体膜 327
 7.3.1 LED 327
 7.3.2 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 329
7.4 強磁性酸化物半導体膜 332
 7.4.1 磁気ランダムアクセスメモリー(MRAM) 332
 7.4.2 スピンデバイス 334
 7.4.3 鉄シリサイド系磁性材料 337
 7.4.4 希薄磁性半導体材料(ZnMnSn)As2 337
 7.4.5 希薄磁性半導体材料GaMnAs 338
 7.4.6 熱アシストスピン注入技術 338
 7.4.7 マイクロ波アシスト磁化反転 339
7.5 酸化物半導体膜 339
 7.5.1 アモルファス酸化物半導体(TAOS) 339
 7.5.2 ZnO 342
 7.5.3 抵抗変化メモリー(ReRAM、RRAM) 346
7.6 炭素(C)系半導体膜 347
 7.6.1 CNT半導体 347
 7.6.2 グラフェン半導体 349
7.7 タンパク質の自己組織化を利用した量子ドット半導体 350
第8章 有機半導体薄膜 352
8.1 有機薄膜半導体と有機薄膜トランジスタ 352
 8.1.1 有機薄膜トランジスタの構造 352
 8.1.2 移動度の変遷、最新性能 353
 8.1.3 特許出願の動向 354
8.2 有機半導体材料の最新動向 355
 8.2.1 ペンタセンなど炭素縮合四・五環系 355
 8.2.2 チオフェン、ポリフェニレンビニレン化合物 361
 8.2.3 電荷移動錯体、金属錯体系 367
 8.2.4 ポルフィリン、フタロシアニン 370
 8.2.5 液晶性半導体 374
 8.2.6 フラーレン系 376
 8.2.7 有機強誘電体メモリー 377
 8.2.8 有機光電変換 379
 8.2.9 新規有機半導体 381
8.3 有機半導体の製法、構造、物性物理、制御 383
 8.3.1 製 法 383
 8.3.2 構 造 388
 8.3.3 有機半導体素子の接触、界面 399
 8.3.4 有機半導体素子の配向 402
 8.3.5 有機半導体素子の評価 404
第9章 有機EL 410
9.1 有機EL照明 411
 9.1.1 NEDO「照明用高効率有機EL技術の研究開発」プロジェクト 411
 9.1.2 有機EL照明の実用化 411
 9.1.3 照明素子としての実用化に向けた課題 414
9.2 有機ELディスプレイ最新動向 414
 9.2.1 大型有機ELディスプレイ 414
 9.2.2 中・小型有機ELディスプレイ 416
 9.2.3 フレキシブル有機ELディスプレイ 419
 9.2.4 透明性を利用した有機ELディスプレイ 422
9.3 有機ELの薄膜材料 425
 9.3.1 低分子系発光材料 425
 9.3.2 高分子系発光材料 428
 9.3.3 輸送層、注入層材料 433
9.4 成膜方法、装置、評価 439
 9.4.1 成膜方法 439
 9.4.2 成膜装置 442
 9.4.3 有機EL素子の評価 443
第10章 太陽電池 445
 10.1 太陽電池の一般情勢 445
 10.2 シリコン系太陽電池の薄膜技術 446
  10.2.1 高速化、大型化 446
  10.2.2 高効率化 450
  10.2.3 安定化 457
  10.2.4 フィルム基板 459
 10.3 化合物型太陽電池 462
  10.3.1 化合物型太陽電池のトピックス 462
  10.3.2 化合物型太陽電池の実用化動向 463
  10.3.3 化合物太陽電池の研究動向 464
 10.4 有機薄膜系太陽電池 471
  10.4.1 低分子系 471
  10.4.2 高分子系 478
 10.5 色素増感型太陽電池 482
  10.5.1 色素増感型太陽電池の実用化状況 483
  10.5.2 色素増感太陽電池の研究開発 484
第11章 燃料電池、二次電池 488
 11.1 燃料電池 488
  11.1.1 燃料電池を取り巻く環境 488
  11.1.2 燃料電池用薄膜材料 489
 11.2 薄膜を用いる燃料電池の最新動向 492
  11.2.1 直接メタノール型燃料電池(DMFC) 492
  11.2.2 固体高分子型燃料電池(PEFC) 497
  11.2.3 固体酸化物型燃料電池(SOFC) 504
  11.2.4 微生物型燃料電池(MFC) 506
 11.3 二次電池の最新動向 509
  11.3.1 リチウムイオン二次電池の開発 509
  11.3.2 リチウムイオン電池セパレータ 511
  11.3.3 リチウムイオン電池電極材料 514
  11.3.4 リチウムイオン電池の電解質 516
  11.3.5 リチウム-空気電池 517
  11.3.6 ニッケル水素電池 518
  11.3.7 有機ラジカル電池 518
  11.3.8 分子クラスター電池 519
第12章 センサー 520
 12.1 物理センサー 520
      紫外線(UV)センサー、赤外線(IR)センサー、温度センサー、
      湿度センサー、触覚センサー、圧力センサー、加速度センサー、
      磁気センサー
 12.2 化学センサー 526
      水素ガスセンサー、NOxセンサー、大気汚染ガスセンサー、
      酸素センサー、炎センサー
あとがき 531
略 語 表 532
参考文献 536

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