TiO2（二酸化チタン）の特性
TiO2は可視光域や近赤外域での代表的な高屈折率材料の一つで、低屈折率材料であるSiO2などと組み合わせて積層させたり、単層膜で使われたりします。この物質は特に成膜レート、酸素導入、基板温度に敏感で酸素を失いやすい傾向があります。TiO2膜は、出発原料が変わると応力も変わります。
TiO2は三種類の結晶系があり、ルチル、アナターゼ、ブルッカイトの形態をとっています。薄膜の状態ではブルッカイトが観察されることは稀で、ルチルの状態では複屈折し、アナターゼの状態で屈折率は2.6程度とされます。
光学損失や膜構造、膜質などを決めるのに成膜条件が大きく左右します。電子ビームが一般的に使われますが、TiOやTi3O5からTiO2膜が作られることもあります。イオンビームやプラズアシスト等を蒸着中に用いることで、より膜質が非晶質に使いものになるとされます。
| 屈折率 | 2.3 ～ 2.55（550 nm近辺） |
|---|---|
| 使用波長域 | 0.4 ～ 3μｍ |
| 蒸発方法 | EB（電子ビーム） |
| 蒸発源材料 | タングステン、タンタル |
| 蒸発タイプ | 溶融蒸発 |
| 膜質 | 状況により非晶質、結晶質 |
| 応力 | 引っ張り |
| 主な用途 | 光学膜全般 |
| 理論密度 | 4.26g/cm3 |
|---|---|
| 融点 | 1850℃ |
| 沸点 | 3000℃ |
| 性質 | 水溶性：不溶 耐薬品性(酸、アルカリ)：硫酸、アルカリに可溶 ※１ |
| 結晶構造 | ルチル：正方晶系 ※２ アナタース：正方晶系 TiO6八面体が四つの稜を共有して三次元構造を形成する ※２ |
| 抵抗率ρ/10^-8Ωm | 1.2 x 10^10 温度(θ/℃)80 ※４ |
| 誘電率、比誘電率εγ | ルチル ε11=ε22 86 温度/℃：27 ε33=170 ※３ |
| 熱膨張係数 | - |
| 熱伝導率（cal/cm/sec/℃） | - |
| 比熱(cal/℃/mole) | - |
| 外観 | 白色 |
| CAS-NO | 13463-67-7 |
| 輸送情報 | 輸出貿易管理令（リスト規制非該当） |
参照文献
- ※１：［日本化学会編，“化学便覧 基礎編 改訂5版”，丸善（2005），p.Ⅰ-343］
- ※２：［日本化学会編，“化学便覧 基礎編 改訂5版”，丸善（2005），p.Ⅱ-838］
- ※３：前掲 p.Ⅱ-625
- ※４：前掲 p.Ⅱ-612
専門誌等で発表されているTiO2の薄膜に関する研究論文
| 掲載誌 | |
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| タイトル | |
| 著者 | |
| 概要 |
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