Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

当該年度では、前年度で得られた結果をもとに、ガラス超薄膜の組成がTi基板との室温接合に及ぼす影響を調査した。45S5ガラスをもとにNa2O-CaO-SiO2系ガラスについてCaO/Na2O比やSiO2量を変化させて、Obreimoff-Metsik法により接着エネルギーを評価した。また、ガラス超薄膜をTi基板から剥離した表面のXPS測定を実施し、界面における組成比や化学状態を調査した。作製したガラス超薄膜はいずれもごく微量の水を介して室温でTi基板に接着された。CaO/Na2O比が1を超える組成では接着直後の接着エネルギーが数百mJ/m2であり、9時間が経過してもほぼ同じ接着エネルギーとなった。一方、CaO/Na2O比が1以下の組成では接着エネルギーは時間経過とともに増加し、接着強度の増加速度と最終的に得られる接着エネルギーは、CaO/Na2O比が大きいほど高くなった。XPS測定より接着前のガラス超薄膜の最表面には、CaO/Na2O<1の時Naリッチ層が形成されていることがわかった。また、剥離後のTi基板表面はCaO/Na2O比が大きいほどガラス成分の検出量が減少し、Tiのケミカルシフト量も小さかった。以上より、CaO/Na2O比が1より小さい組成でガラス超薄膜表面にNaリッチ層が形成され、Naリッチ層から溶出したNaにより界面pHが上昇し、Ti基板およびガラス超薄膜表面が腐食され、ガラス超薄膜とTi基板との界面に中間層が形成される。実際にこの中間層を断面TEM観察により確認した。したがって、Na2O-CaO-SiO2系ガラスにおいては、CaO/Na2O比を通して界面pHを制御することにより、ガラス超薄膜とTi基板の接合強度を制御できることが示された。

【研究分担者】
矢野哲司	東京工業大学	物質理工学院	教授	(Kakenデータベース)
松下伸広	東京工業大学	物質理工学院	教授	(Kakenデータベース)