高屈折率で透明なTiO2薄膜の簡便な作製方法を開発

ノートパソコン(液晶の反射防止膜など)

東北大学と日本電気硝子株式会社は、高屈折率で透明なTiO2ルチル薄膜をガラス基板上に低温で作製する技術を共同開発した。光の反射や透過を制御する光学薄膜への応用が期待される。

光学機器の反射率や透過率をコントロールするために、高屈折率材料と低屈折率材料を層状に積層した多層膜がよく用いられている。膜の屈折率の差が大きければ大きいほど、制御の幅がより広がり、膜の積層数も低減できるため、膜の材料としてより高屈折率な材料や低屈折率な材料が求められている。

高屈折率材料としては、酸化チタン(TiO2)が光学薄膜に広く用いられている。酸化チタンは可視光域でほぼ透明で、高い屈折率を持っている。中でもルチル型の酸化チタンは、アナターゼ型やブルッカイト型などと比べて約2.7と屈折率が高く、光学薄膜として有望な材料である。しかしながら、ルチル型の酸化チタン(TiO2)薄膜形成には高温等が必要で、アナターゼの膜を形成するより難しいといわれている。

今回の研究では、

・TiO2に微量のAlを添加し、ルチル型構造の形成を誘起
・薄膜形成プロセスとして、パルスレーザー堆積法を用いた

これにより、比較的低温な350℃で、ルチル型酸化チタン薄膜の作製に成功した。350℃といえば、プラスチック基板上への成膜にはもう少し低い温度が必要かもしれないが、ソーダガラスにはじゅうぶん製膜できる温度で、光学機器の高性能化や低コスト化が期待される。