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JP7796396B2 - Composite and manufacturing method thereof - Google Patents
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JP7796396B2 - Composite and manufacturing method thereof - Google Patents

Composite and manufacturing method thereof

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JP7796396B2
JP7796396B2 JP2021167613A JP2021167613A JP7796396B2 JP 7796396 B2 JP7796396 B2 JP 7796396B2 JP 2021167613 A JP2021167613 A JP 2021167613A JP 2021167613 A JP2021167613 A JP 2021167613A JP 7796396 B2 JP7796396 B2 JP 7796396B2
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彰宏 鶴田
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Description

本発明は、構造安定性に優れた複合体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a composite with excellent structural stability and a method for producing the same.

近年、IoT社会の発展に伴い、機械強度や熱伝導性、電気的化学的特性等の種々の優れた性能を有する材料が開発され、それらを複数使用し複合化されたデバイス開発が進められている。今後も、更に新規な材料やデバイスが開発され発展すると予想される。例えば、酸化物と窒化物等との、異なる化学的性質を有する材料の接合界面や、相互の反応性が高い材料間の接合界面においては、化学反応や元素拡散を抑制し、材料の分解や劣化を防ぎ、材料の持つ本来の性能を維持することが求められるため、新規なデバイス開発においても、異なる材料の接合界面における、機械強度の不足や、デバイスの製造時や動作時に生じる、元素拡散による材料の劣化や分解を抑制する必要がある。また、そのような問題を解決するため、各デバイス又は材料の組み合わせに合わせた、中間層や製造方法が開発されている。 In recent years, with the advancement of the IoT society, materials with various excellent properties, such as mechanical strength, thermal conductivity, and electrical and chemical properties, have been developed, and the development of devices that combine multiple materials is progressing. It is expected that further novel materials and devices will continue to be developed in the future. For example, at the bonding interface between materials with different chemical properties, such as oxide and nitride, or at the bonding interface between materials with high reactivity to each other, it is necessary to suppress chemical reactions and element diffusion, prevent material decomposition and degradation, and maintain the original performance of the materials. Therefore, even in the development of new devices, it is necessary to suppress insufficient mechanical strength at the bonding interface between different materials, and to suppress material degradation and decomposition due to element diffusion that occurs during device manufacturing and operation. To solve these problems, intermediate layers and manufacturing methods tailored to each device or material combination are being developed.

例えば、特許文献1では、サーミスタとして使用する金属/セラミックス接合体において、SiCを含む複合セラミックスと、Fe-Cr-Al系合金からなる表面層とを接合する場合において、表面層の酸化及び剥離を抑制するCr又はCr合金からなる中間層が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a metal/ceramic bonded body used as a thermistor, in which a composite ceramic containing SiC is bonded to a surface layer made of an Fe-Cr-Al alloy, and the intermediate layer is made of Cr or a Cr alloy to prevent oxidation and peeling of the surface layer.

特許文献2では、弾性表面波デバイスにおいて、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電性材料の基板と、サファイア等の支持基板を、介在層を設けて貼り合わせる場合において、熱処理によって介在層又は支持基板に含まれていた酸素が、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電性材料に拡散することを抑制する拡散防止層が開示されている。 Patent Document 2 discloses a diffusion prevention layer that, when bonding a substrate made of a piezoelectric material such as lithium tantalate or lithium niobate to a support substrate such as sapphire with an intervening layer provided in a surface acoustic wave device, prevents oxygen contained in the intervening layer or support substrate from diffusing into the piezoelectric material such as lithium tantalate or lithium niobate through heat treatment.

特許文献3では、セラミックス基板上に、直接又は間接的に、導電性金属粒子の焼成により導体層を形成し、セラミックス基板と導体層とを高い密着性で密着した、メタライズされたセラミックス基板の製造方法が開示されている。 Patent Document 3 discloses a method for manufacturing a metallized ceramic substrate in which a conductor layer is formed on a ceramic substrate directly or indirectly by firing conductive metal particles, thereby bonding the ceramic substrate and the conductor layer with high adhesion.

特開2019―182667号公報JP 2019-182667 A 特開2020―36212号公報JP 2020-36212 A 特開2008―109062号公報JP 2008-109062 A

本発明の目的は、互いに異なる構成の無機材料を含む2つの部分が結合した場合に、2つの材料の間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等の不具合を抑制する中間層(安定化層)を2つの材料の間に備える構造安定性に優れた複合体及びその製造方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a composite with excellent structural stability, which includes an intermediate layer (stabilizing layer) between two materials that suppresses defects such as chemical reactions and element diffusion that may occur when two parts containing inorganic materials with different compositions are bonded together, and a method for producing the composite.

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、2つの材料部分の間(安定化層)に下記一般式(1)で表される化合物を介在させることにより、複合体が上記課題を達成することを見出し、本発明を完成させた。 As a result of extensive research, the inventors discovered that the above-mentioned objectives can be achieved by interposing a compound represented by the following general formula (1) between the two material portions (stabilizing layer), leading to the completion of the present invention.

[1]第1無機材料を含む第1材料部と、該第1無機材料と異なる構成の第2無機材料を含む第2材料部と、上記第1材料部及び上記第2材料部の間に配された安定化層とを備える複合体であって、
上記安定化層は、下記一般式(1)で表される化合物(A)を含むことを特徴とする複合体。
(1)
(式中、M及びMは、互いに異なる元素であり、Mは、Al、Fe及びGaから選ばれた少なくとも1つであり、Mは、Cu、Mg、Zn、Fe、Mn及びCoから選ばれた少なくとも1つである。)
[1] A composite comprising: a first material portion containing a first inorganic material; a second material portion containing a second inorganic material having a different composition from the first inorganic material; and a stabilizing layer disposed between the first material portion and the second material portion,
The stabilizing layer comprises a compound (A) represented by the following general formula (1):
M 1 2 M 2 O 4 (1)
(In the formula, M1 and M2 are different elements, M1 is at least one selected from Al, Fe, and Ga, and M2 is at least one selected from Cu, Mg, Zn, Fe, Mn, and Co.)

[2]上記第1無機材料が窒化物を含み、上記第2無機材料が酸化物(但し、上記化合物(A)を除く)を含む上記[1]に記載の複合体。 [2] The composite described in [1] above, wherein the first inorganic material contains a nitride and the second inorganic material contains an oxide (excluding the compound (A)).

[3]上記第1無機材料が珪素化合物(但し、窒化珪素を除く)又は珪素を含み、上記第2無機材料が酸化物(但し、上記化合物(A)を除く)を含む上記[1]に記載の複合体。 [3] The composite described in [1] above, wherein the first inorganic material contains a silicon compound (excluding silicon nitride) or silicon, and the second inorganic material contains an oxide (excluding compound (A)).

[4]上記化合物(A)がAlCuOである上記[1]乃至[3]のいずれか一項に記載の複合体。 [4] The composite according to any one of [1] to [3] above, wherein the compound (A) is Al 2 CuO 4 .

[5]上記安定化層は、無機化合物(但し、上記化合物(A)を除く)を含む補強層を備える上記[1]乃至[4]のいずれか一項に記載の複合体。 [5] The composite described in any one of [1] to [4] above, wherein the stabilization layer includes a reinforcing layer containing an inorganic compound (excluding compound (A)).

[6]上記補強層に含まれる上記無機化合物が酸化銅を含む上記[5]に記載の複合体。 [6] The composite described in [5] above, wherein the inorganic compound contained in the reinforcing layer includes copper oxide.

[7]上記[1]乃至[4]のいずれか一項に記載の複合体を製造する方法であって、
上記第1材料部の表面に、化合物(A)を含む膜を形成して積層物とし、次いで、該積層物における化合物(A)含有膜の表面に、上記第2材料部を形成することを特徴とする複合体製造方法。
[7] A method for producing the composite according to any one of [1] to [4] above,
A method for producing a composite, comprising forming a film containing compound (A) on the surface of the first material part to form a laminate, and then forming the second material part on the surface of the film containing compound (A) in the laminate.

[8]上記積層物が、上記第1材料部の表面に、上記化合物(A)の製造原料と、分散媒とを含有するペーストを塗布し、次いで、形成された塗膜を加熱して上記分散媒を除去し、その後、更に昇温して上記化合物(A)を生成させて上記化合物(A)含有膜を形成して得られたものである上記[7]に記載の複合体製造方法。 [8] The composite manufacturing method described in [7] above, wherein the laminate is obtained by applying a paste containing the raw materials for manufacturing the compound (A) and a dispersion medium to the surface of the first material part, then heating the formed coating film to remove the dispersion medium, and then further increasing the temperature to generate the compound (A) and form the compound (A)-containing film.

本発明の複合体によれば、従来、互いに異なる構成の無機材料を含む2つの材料部分(第1材料部及び第2材料部)が結合された場合に、異なる2つの材料の間で引き起こされた化学反応、元素拡散等の不具合を抑制する安定化層を、第1材料部及び第2材料部の間に備えるため、構造安定性に優れる。特に、第1材料部における安定化層側界面及び第2材料部における安定化層側界面に不具合がなく、構造安定性に優れる。例えば、第1無機材料が窒化物、又は、珪素化合物若しくは珪素を含み、第2無機材料が化合物(A)を除く酸化物を含む場合において、第1無機材料及び第2無機材料を、直接、接合させた場合にこれらの間で生じる可能性のある化学反応や元素拡散を抑制することができる。
本発明の複合体において、安定化層が、化合物(A)以外の無機化合物を含む補強層を備える場合にも、構造安定性に優れる。
本発明の複合体製造方法によれば、上記効果を有する複合体を効率よく製造することができる。
According to the composite of the present invention, when two material portions (first material portion and second material portion) containing inorganic materials of different compositions are bonded together, a stabilization layer is provided between the first material portion and the second material portion to suppress defects such as chemical reactions and element diffusion that occur between the two different materials, resulting in excellent structural stability. In particular, there are no defects at the stabilization layer-side interface in the first material portion and the stabilization layer-side interface in the second material portion, resulting in excellent structural stability. For example, when the first inorganic material contains a nitride, a silicon compound, or silicon, and the second inorganic material contains an oxide other than compound (A), chemical reactions and element diffusion that may occur between the first inorganic material and the second inorganic material when they are directly bonded can be suppressed.
In the composite of the present invention, even when the stabilizing layer includes a reinforcing layer containing an inorganic compound other than the compound (A), the structural stability is excellent.
According to the method for producing a composite of the present invention, a composite having the above-mentioned effects can be produced efficiently.

本発明の複合体の第1態様を表す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a first embodiment of the composite of the present invention. 本発明の複合体の第2態様を表す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a second embodiment of the composite of the present invention. 本発明の複合体の第3態様を表す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a third embodiment of the composite of the present invention. 実施例1において複合体(C1)作製前に得られた積層物における、窒化珪素基板の表面に形成された安定化膜(AlCuO膜)のX線回折パターンである。1 shows an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Al 2 CuO 4 film) formed on the surface of a silicon nitride substrate in a laminate obtained before producing a composite (C1) in Example 1. 実施例1において得られた複合体(C1)における導電性酸化物焼結膜のX線回折パターンである。1 is an X-ray diffraction pattern of a conductive oxide sintered film in a composite (C1) obtained in Example 1. 実施例1において得られた複合体(C1)の断面SEM画像である。1 is a cross-sectional SEM image of the composite (C1) obtained in Example 1. 比較例1において得られた複合体(D1)における導電性酸化物焼結膜のX線回折パターンである。1 is an X-ray diffraction pattern of a conductive oxide sintered film in a composite (D1) obtained in Comparative Example 1. 実施例2において得られた複合体(C2)における導電性酸化物焼結膜のX線回折パターンである。1 is an X-ray diffraction pattern of a conductive oxide sintered film in a composite (C2) obtained in Example 2. 比較例2において得られた複合体(D2)における導電性酸化物焼結膜のX線回折パターンである。1 is an X-ray diffraction pattern of a conductive oxide sintered film in a composite (D2) obtained in Comparative Example 2. 実施例3において得られた複合体(C3)における導電性酸化物焼結膜のX線回折パターンである。1 is an X-ray diffraction pattern of a conductive oxide sintered film in a composite (C3) obtained in Example 3. 実施例3において得られた複合体(C3)の断面SEM画像である。1 is a cross-sectional SEM image of the composite (C3) obtained in Example 3. 実施例4において得られた複合体(C4)におけるSmBaCu焼結膜のX線回折パターンである。1 shows an X-ray diffraction pattern of a SmBa 2 Cu 3 O y sintered film in a composite (C4) obtained in Example 4. 比較例4において、SmBaCu印刷膜を焼結して得られた複合体(D3)の焼結面におけるX線回折パターンである。1 shows an X-ray diffraction pattern of the sintered surface of a composite (D3) obtained by sintering a SmBa 2 Cu 3 O y printed film in Comparative Example 4. 実施例5において複合体(C5)作製前に得られた積層物における、窒化珪素基板の表面に形成された安定化膜(Al含有AlCuO膜)のX線回折パターンである。10 is an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Al 2 O 3 -containing Al 2 CuO 4 film) formed on the surface of a silicon nitride substrate in a laminate obtained before producing a composite (C5) in Example 5. 実施例5において得られた複合体(C5)における導電性酸化物焼結膜のX線回折パターンである。1 is an X-ray diffraction pattern of a conductive oxide sintered film in a composite (C5) obtained in Example 5. 実施例6において得られた複合体(C6)の断面SEM画像である。1 is a cross-sectional SEM image of the composite (C6) obtained in Example 6. 実施例6において得られた複合体(C6)における導電性酸化物焼結膜のX線回折パターンである。1 is an X-ray diffraction pattern of a conductive oxide sintered film in a composite (C6) obtained in Example 6. 比較例4において得られた複合体(D4)における導電性酸化物焼結膜のX線回折パターンである。1 is an X-ray diffraction pattern of a conductive oxide sintered film in a composite (D4) obtained in Comparative Example 4. 実施例7において複合体(C7)作製前に得られた積層物における、窒化珪素基板の表面に形成された安定化膜(AlCoO膜)のX線回折パターンである。10 is an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Al 2 CoO 4 film) formed on the surface of a silicon nitride substrate in a laminate obtained before producing a composite (C7) in Example 7. 実施例8において複合体(C8)作製前に得られた積層物における、窒化珪素基板の表面に形成された安定化膜(AlMgO膜)のX線回折パターンである。10 is an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Al 2 MgO 4 film) formed on the surface of a silicon nitride substrate in a laminate obtained before producing a composite (C8) in Example 8. 実施例9において複合体(C9)作製前に得られた積層物における、窒化珪素基板の表面に形成された安定化膜(AlZnO膜)のX線回折パターンである。10 is an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Al 2 ZnO 4 film) formed on the surface of a silicon nitride substrate in a laminate obtained before producing a composite (C9) in Example 9. 実施例10において複合体(C10)作製前に得られた積層物における、窒化珪素基板の表面に形成された安定化膜(FeCoO膜)のX線回折パターンである。10 is an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Fe 2 CoO 4 film) formed on the surface of a silicon nitride substrate in a laminate obtained before producing a composite (C10) in Example 10. 実施例11において複合体(C11)作製前に得られた積層物における、窒化珪素基板の表面に形成された安定化膜(FeCuO膜)のX線回折パターンである。11 is an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Fe 2 CuO 4 film) formed on the surface of a silicon nitride substrate in a laminate obtained before producing a composite (C11) in Example 11. 実施例12において複合体(C12)作製前に得られた積層物における、窒化珪素基板の表面に形成された安定化膜(FeMgO膜)のX線回折パターンである。10 is an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Fe 2 MgO 4 film) formed on the surface of a silicon nitride substrate in a laminate obtained before producing a composite (C12) in Example 12. 実施例13において複合体(C13)作製前に得られた積層物における、窒化珪素基板の表面に形成された安定化膜(FeZnO膜)のX線回折パターンである。10 is an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Fe 2 ZnO 4 film) formed on the surface of a silicon nitride substrate in a laminate obtained before producing a composite (C13) in Example 13. 実施例14において複合体(C14)作製前に得られた積層物における、窒化珪素基板の表面に形成された安定化膜(GaCoO膜)のX線回折パターンである。10 is an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Ga 2 CoO 4 film) formed on the surface of a silicon nitride substrate in a laminate obtained before producing a composite (C14) in Example 14. 実施例15において複合体(C15)作製前に得られた積層物における、窒化珪素基板の表面に形成された安定化膜(GaCuO膜)のX線回折パターンである。15 is an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Ga 2 CuO 4 film) formed on the surface of a silicon nitride substrate in a laminate obtained before producing a composite (C15) in Example 15. 実施例16において複合体(C16)作製前に得られた積層物における、窒化珪素基板の表面に形成された安定化膜(GaMgO膜)のX線回折パターンである。16 is an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Ga 2 MgO 4 film) formed on the surface of a silicon nitride substrate in a laminate obtained before producing a composite (C16) in Example 16. 実施例17において複合体(C17)作製前に得られた積層物における、窒化珪素基板の表面に形成された安定化膜(GaZnO膜)のX線回折パターンである。10 is an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Ga 2 ZnO 4 film) formed on the surface of a silicon nitride substrate in a laminate obtained before producing a composite (C17) in Example 17. 比較例5において得られた複合体(D5)における導電性酸化物焼結膜のX線回折パターンである。1 is an X-ray diffraction pattern of a conductive oxide sintered film in a composite (D5) obtained in Comparative Example 5. 実施例18において複合体(C18)作製前に得られた積層物における、サファイア基板上の窒化ガリウム薄膜の表面に形成された安定化膜(AlCuO膜)のX線回折パターンである。10 is an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Al 2 CuO 4 film) formed on the surface of a gallium nitride thin film on a sapphire substrate in a laminate obtained before producing a composite (C18) in Example 18. 実施例19において複合体(C19)作製前に得られた積層物における、サファイア基板上の窒化ガリウム薄膜の表面に形成された安定化膜(GaZnO膜)のX線回折パターンである。19 is an X-ray diffraction pattern of a stabilizing film (Ga 2 ZnO 4 film) formed on the surface of a gallium nitride thin film on a sapphire substrate in a laminate obtained before producing a composite (C19) in Example 19.

本発明の複合体は、第1無機材料を含む第1材料部と、第1無機材料と異なる構成の第2無機材料を含む第2材料部と、上記第1材料部及び上記第2材料部の間に配された、化合物(A)を含む安定化層とを備える。 The composite of the present invention comprises a first material part containing a first inorganic material, a second material part containing a second inorganic material having a different composition from the first inorganic material, and a stabilizing layer containing compound (A) disposed between the first material part and the second material part.

第1材料部と、第2材料部と、安定化層とを備える本発明の複合体における要部の断面構造を図1~図3に例示するが、本発明は、これらに限定されない。
図1は、第1材料部10の上に、安定化層14及び第2材料部12が、順次、接合された構造を有する第1態様の複合体1である。安定化層14は、化合物(A)のみからなる層であってよいし、化合物(A)と他の化合物とからなる層であってもよい(後述)。本発明において、安定化層14は、図1のように単層であってよいし、図示していないが、互いに異なる化合物(A)を含む複数の層が積み上がった構造を有するものであってもよい。
図2は、第1材料部20の上に、安定化層24及び第2材料部22が、順次、接合された構造を有する第2態様の複合体2である。本発明に係る安定化層は、化合物(A)を含まない補強層を備えることができ(後述)、図2の安定化層24は、化合物(A)を含む安定化主剤層26と、この安定化主剤層26の両面を挟む補強層28,28とからなるものとしている。
図3は、1面側及び他面側に配された第1材料部30,30の間に、安定化層34及び第2材料部32が接合された構造を有する第3態様の複合体3である。
1 to 3 show cross-sectional structures of essential parts of a composite body of the present invention, which comprises a first material part, a second material part, and a stabilizing layer, but the present invention is not limited to these.
1 shows a composite 1 of a first embodiment having a structure in which a stabilizing layer 14 and a second material part 12 are bonded in that order onto a first material part 10. The stabilizing layer 14 may be a layer consisting of only the compound (A), or may be a layer consisting of the compound (A) and another compound (described later). In the present invention, the stabilizing layer 14 may be a single layer as shown in FIG. 1, or, although not shown, may have a structure in which multiple layers containing different compounds (A) are stacked.
Fig. 2 shows a composite 2 of a second embodiment having a structure in which a stabilizing layer 24 and a second material part 22 are bonded in this order onto a first material part 20. The stabilizing layer according to the present invention may include a reinforcing layer that does not contain compound (A) (described later), and the stabilizing layer 24 in Fig. 2 is composed of a stabilizing main agent layer 26 that contains compound (A) and reinforcing layers 28, 28 that sandwich the stabilizing main agent layer 26 on both sides.
FIG. 3 shows a composite body 3 of a third embodiment having a structure in which a stabilizing layer 34 and a second material portion 32 are bonded between first material portions 30, 30 arranged on one surface side and the other surface side.

以下、第1材料部、第2材料部及び安定化層を構成する材料について、説明する。 The materials that make up the first material part, second material part, and stabilization layer are described below.

本発明において、第1無機材料及び第2無機材料は、これらが、全く異なる物質を含む材料であるか、あるいは、双方に共通の物質を含んでいても組成が互いに異なるというものである。 In the present invention, the first inorganic material and the second inorganic material are materials that contain completely different substances, or that contain a common substance but have different compositions.

本発明において、第1無機材料及び第2無機材料の組み合わせは、特に限定されず、例えば、第1無機材料及び第2無機材料が、それぞれ、窒化物及び非窒化物;珪素又は珪素を含む化合物及び酸化物;塩基と反応して塩を生じる酸性材料及び酸と反応して塩を生じる塩基性材料等とすることができる。 In the present invention, the combination of the first inorganic material and the second inorganic material is not particularly limited, and the first inorganic material and the second inorganic material can be, for example, a nitride and a non-nitride; silicon or a silicon-containing compound and an oxide; an acidic material that reacts with a base to form a salt; and a basic material that reacts with an acid to form a salt, respectively.

窒化物としては、例えば、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化リチウム、窒化亜鉛、窒化鉄等が挙げられる。 Examples of nitrides include silicon nitride, aluminum nitride, gallium nitride, boron nitride, titanium nitride, lithium nitride, zinc nitride, and iron nitride.

酸化物を含む非窒化物としては、例えば、金属元素(Pt、Au、Ag、W、Mo、Nb又はTa)、Ruを含有する導電性酸化物(RuO、CaCuRu12、SrRuO、CaRuO、CaRuO等)、超電導性銅酸化物(RE2-xBaCuO、REBaCu6+δ、REBaCu、REBaCu14、BiSrCuO、BiSrCaCu、BiSrCaCu10、HgBaCuO4+δ、HgBaCaCu6+δ,HgBaCaCu8+δ等、REはY、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の希土類元素)、層状コバルト酸化物(ナトリウムコバルタイト、カルシウムコバルタイト)、ペロブスカイト構造酸化物(チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、ジルコン酸バリウム、バリウムハフネイト、錫酸バリウム等、又はそれらの構成元素の一部を異なる元素で置換した化合物、若しくはそれらの構成元素の一部が欠損した化合物)、金属酸化物(二酸化珪素、石英、酸化アルミニウム、サファイア、フェライト、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、酸化銅、酸化コバルト、酸化鉄、酸化ガリウム、酸化モリブデン、酸化ハフニウム、上記以外の希土類酸化物等)等の酸化物、炭化物、硫化物、珪素等が挙げられる。 Examples of non-nitrides containing oxides include metal elements (Pt, Au, Ag, W, Mo, Nb, or Ta), conductive oxides containing Ru (RuO 2 , CaCu 3 Ru 4 O 12 , SrRuO 3 , CaRuO 3 , Ca 2 RuO 4, etc.), superconducting copper oxides (RE 2-x Ba x CuO 4 , REBa 2 Cu 3 O 6+δ , REBa 2 Cu 4 O 8 , RE 2 Ba 4 Cu 7 O 14 , Bi 2 Sr 2 CuO 6 , Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8 , Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 , HgBa 2CuO 4+δ , HgBa 2 CaCu 2 O 6+δ , HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8+δ , where RE is a rare earth element such as Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or Lu), layered cobalt oxides (sodium cobaltite, calcium cobaltite), perovskite structure oxides (barium titanate, strontium titanate, barium zirconate, barium hafnate, barium stannate, or the like, or compounds in which some of the constituent elements thereof are substituted with different elements, or compounds in which some of the constituent elements are missing), metal oxides (silicon dioxide, quartz, aluminum oxide, sapphire, ferrite, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, copper oxide, cobalt oxide, iron oxide, gallium oxide, molybdenum oxide, hafnium oxide, rare earth oxides other than the above, etc.), and other oxides, carbides, sulfides, silicon, and the like can be mentioned.

珪素を含む化合物としては、例えば、二酸化珪素、石英、炭化珪素、メタルシリサイド(CuSi、(V,Cr,Mn)Si、FeSi、MnSi、(Mg,Ge,Sn,Pb)Si、(Ca,Ru,Ce,Rh,Ir,Ni)Si、(Ti、Zr、Hf、Th、Ce、Pu)Si、CaSi、SrSi、YSi、MgSi、NiSi、NaSi、WSi、MoSi、TiSi等)等が挙げられる。 Examples of silicon-containing compounds include silicon dioxide, quartz, silicon carbide, metal silicides ( Cu5Si , (V, Cr, Mn) 3Si , Fe3Si , Mn3Si , (Mg, Ge, Sn, Pb) 2Si , (Ca, Ru, Ce, Rh, Ir, Ni) 2Si , (Ti, Zr, Hf, Th, Ce, Pu)Si, CaSi, SrSi, YSi, Mg2Si , NiSi, Na2Si , WSi2 , MoSi2 , TiSi2 , etc.), and the like.

塩基と反応して塩を生じる酸性材料としては、例えば、酸化珪素、酸化クロム、酸化錫、酸化ホウ素、酸化マンガン、酸化レニウム等が挙げられる。 Examples of acidic materials that react with bases to produce salts include silicon oxide, chromium oxide, tin oxide, boron oxide, manganese oxide, and rhenium oxide.

酸と反応して塩を生じる塩基性材料としては、例えば、銅を含む酸化物(超電導性銅酸化物、酸化銅、LaBaCu14+δ等の酸素欠損型ペロブスカイト構造銅酸化物等)、カルシウムを含む化合物(CaF、CaO、CaCO、カルシウムコバルタイト等)、ナトリウムを含む化合物(NaO、ナトリウムコバルタイト等)等が挙げられる。 Examples of basic materials that react with acids to produce salts include copper-containing oxides (such as superconducting copper oxide, copper oxide, and oxygen - deficient perovskite-structure copper oxides such as La4BaCu5O14 ), calcium-containing compounds (such as CaF2 , CaO, CaCO3 , and calcium cobaltite), and sodium-containing compounds (such as Na2O and sodium cobaltite).

本発明において、第1無機材料及び第2無機材料の好ましい組み合わせは、以下に示される。
(ア)第1無機材料が窒化物を含み、第2無機材料が非窒化物として酸化物(但し、化合物(A)を除く)を含む態様
(イ)第1無機材料が珪素化合物(但し、窒化珪素を除く)又は珪素を含み、第2無機材料が酸化物(但し、化合物(A)を除く)を含む態様
In the present invention, preferred combinations of the first inorganic material and the second inorganic material are shown below.
(A) An embodiment in which the first inorganic material contains a nitride, and the second inorganic material contains an oxide (excluding compound (A)) as a non-nitride. (B) An embodiment in which the first inorganic material contains a silicon compound (excluding silicon nitride) or silicon, and the second inorganic material contains an oxide (excluding compound (A)).

上記態様(ア)において、第1無機材料は、好ましくは、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化リチウム、窒化亜鉛及び窒化鉄から選ばれた少なくとも一種の窒化物、特に好ましくは窒化珪素を、第1無機材料の全体に対して、80体積%以上含む材料であり、第2無機材料は、好ましくは、Ruを含む導電性酸化物、並びに、希土類元素を含む超電導性銅酸化物から選ばれた少なくとも一種の酸化物を、第2無機材料の全体に対して、50体積%以上含む材料である。第2無機材料が他の酸化物を含む場合、酸化銅が好ましい。 In the above aspect (a), the first inorganic material is preferably a material containing at least one nitride selected from silicon nitride, aluminum nitride, gallium nitride, boron nitride, titanium nitride, lithium nitride, zinc nitride, and iron nitride, particularly preferably silicon nitride, in an amount of 80% by volume or more relative to the entire first inorganic material; and the second inorganic material is preferably a material containing at least one oxide selected from conductive oxides containing Ru and superconducting copper oxides containing rare earth elements, in an amount of 50% by volume or more relative to the entire second inorganic material. If the second inorganic material contains another oxide, copper oxide is preferred.

上記態様(イ)において、第1無機材料は、好ましくは、二酸化珪素又は珪素を、第1無機材料の全体に対して、50体積%以上含む材料であり、第2無機材料は、好ましくは、Pt、Au、Ag、W、Mo、Nb、Ta及びRuを含む導電性酸化物、並びに、希土類元素を含む超電導性銅酸化物から選ばれた少なくとも一種の酸化物を、第2無機材料の全体に対して、50体積%以上含む材料である。第2無機材料が他の酸化物を含む場合、酸化銅が好ましい。 In the above aspect (i), the first inorganic material is preferably a material containing silicon dioxide or silicon in an amount of 50% by volume or more relative to the entire first inorganic material, and the second inorganic material is preferably a material containing at least one oxide selected from conductive oxides containing Pt, Au, Ag, W, Mo, Nb, Ta, and Ru, and superconducting copper oxides containing rare earth elements, in an amount of 50% by volume or more relative to the entire second inorganic material. If the second inorganic material contains another oxide, copper oxide is preferred.

次に、安定化層に含まれる化合物(A)について、説明する。
この化合物(A)は、一般式(1):M で表され、互いに異なる元素であり、Mは、Al、Fe及びGaから選ばれた少なくとも1つの3価元素であり、Mは、Cu、Mg、Zn、Fe、Mn及びCoから選ばれた少なくとも1つの2価元素である。
上記安定化層に含まれる化合物(A)は、一種のみであってよいし、二種以上であってもよい。
Next, the compound (A) contained in the stabilizing layer will be described.
This compound (A) is represented by the general formula (1): M 1 2 M 2 O 4 , and is composed of mutually different elements, where M 1 is at least one trivalent element selected from Al, Fe, and Ga, and M 2 is at least one divalent element selected from Cu, Mg, Zn, Fe, Mn, and Co.
The stabilizing layer may contain only one type of compound (A), or two or more types of compounds.

上記化合物(A)の構造は、通常、スピネル型である。上記一般式(1)に含まれるM又はMと、O(酸素)との結合力が大きく、結晶構造が安定しているため、このような化合物(A)が安定化層に含まれると、本発明の効果が十分に発揮される。 The compound (A) generally has a spinel structure. The bonding strength between M1 or M2 in the general formula (1) and O (oxygen) is strong, resulting in a stable crystal structure. Therefore, when such a compound (A) is contained in the stabilization layer, the effects of the present invention are fully exhibited.

スピネル型構造を有する酸化物(ABO)において、Aサイトに対応する元素は、上記Mのように、Al、Fe及びGaから選ばれた少なくとも1つであり、Bサイトに対応する元素は、上記Mのように、Cu、Mg、Zn、Fe、Mn及びCoから選ばれた少なくとも1つである。従って、金属元素の総数がAサイトにおいて2、Bサイトにおいて1となれば、複数の元素からなる酸化物とすることができる。 In an oxide ( A2BO4 ) having a spinel structure, the element corresponding to the A site is at least one selected from Al, Fe , and Ga, as in the above M1 , and the element corresponding to the B site is at least one selected from Cu, Mg, Zn, Fe, Mn, and Co, as in the above M2 . Therefore, if the total number of metal elements in the A site is 2 and the total number of metal elements in the B site is 1, an oxide consisting of multiple elements can be obtained.

上記化合物(A)は、通常、導電性が低いことから、例えば、第1無機材料及び第2無機材料が導電性材料である場合に、第1材料部及び第2材料部を電気的に絶縁させるために、第1材料部及び第2材料部の間に上記化合物(A)を含む安定化層を介在させることによって、互いに異なる第1無機材料及び第2無機材料の間で生じる化学反応や元素拡散を抑制することができる。 Since the compound (A) typically has low electrical conductivity, for example, when the first inorganic material and the second inorganic material are conductive materials, a stabilization layer containing the compound (A) can be interposed between the first material portion and the second material portion to electrically insulate the first material portion and the second material portion, thereby suppressing chemical reactions and element diffusion that occur between the different first and second inorganic materials.

上記一般式(1)で表されるスピネル型構造を有する酸化物において、接合しようとする材料との反応性がより低い化合物としては、Aサイトに、多くのセラミックス製品及び電子デバイスにおいて使用されるセラミックス基板を構成する、アルミナやサファイア、窒化アルミニウム等に含有されるアルミニウム元素(Al)を適用した化合物が好ましい。
この場合、Bサイトに、銅元素(Cu)を適用した化合物を用いると、第1無機材料及び第2無機材料との反応を抑制することができ、安定化層を構成する成分として、より好ましい。
In the oxide having a spinel structure represented by the general formula (1) above, a compound having lower reactivity with the material to be joined is preferably a compound in which aluminum (Al) is applied to the A site. The aluminum (Al) element is contained in alumina, sapphire, aluminum nitride, etc., which constitute ceramic substrates used in many ceramic products and electronic devices.
In this case, using a compound in which copper (Cu) is applied to the B site can suppress reaction with the first inorganic material and the second inorganic material, making it more preferable as a component constituting the stabilization layer.

上記安定化層において、含まれる化合物(A)の割合(複数種の場合、合計量の割合)は、第1材料部における安定化層側界面及び第2材料部における安定化層側界面に元素拡散等の不具合が抑制されることから、安定化層の全体に対して、好ましくは80体積%以上、より好ましくは90体積%以上である。 The proportion of compound (A) contained in the stabilization layer (the total proportion if multiple types are present) is preferably 80% by volume or more, and more preferably 90% by volume or more, of the entire stabilization layer, in order to suppress defects such as element diffusion at the stabilization layer-side interface in the first material part and the stabilization layer-side interface in the second material part.

上記安定化層が化合物(A)以外の他の成分を含有する場合、他の成分は、500℃~1100℃において、化合物(A)と反応しない成分又は化合物(A)を分解させない成分であることが好ましく、例えば、金属、合金、酸化物、炭化物、硫化物等の少なくとも一種とすることができる。本発明においては、酸化物及び窒化物が好ましい。酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化銅、酸化マグネシウム等が好ましく、酸化銅が特に好ましい。 If the stabilization layer contains components other than compound (A), the other components are preferably components that do not react with compound (A) or decompose compound (A) at temperatures between 500°C and 1100°C, and can be, for example, at least one of metals, alloys, oxides, carbides, sulfides, etc. In the present invention, oxides and nitrides are preferred. Preferred oxides include aluminum oxide, copper oxide, magnesium oxide, etc., with copper oxide being particularly preferred.

上記安定化層が化合物(A)と他の成分とからなる場合、この安定化層は、これらが均一に混合状態にある層であってよいし、化合物(A)が、第1材料部側から第2材料部側に向かって傾斜分布しつつ含まれる層であってもよい。
また、上記安定化層は、緻密性の観点から、稠密な層であることが好ましい。
When the stabilizing layer is composed of compound (A) and other components, the stabilizing layer may be a layer in which these are uniformly mixed, or may be a layer in which compound (A) is contained with a gradient distribution from the first material part side to the second material part side.
In addition, from the viewpoint of density, the stabilization layer is preferably a dense layer.

本発明において、上記安定化層は、化合物(A)を含む部分以外に、化合物(A)を除く他の無機化合物を含む補強層を更に備えることができる。図2の複合体2は、補強層を備える好ましい例であり、化合物(A)を含む安定化主剤層26と、この安定化主剤層26の両面を挟む補強層28,28とを備える複合体である。第1無機材料を含む第1材料部と、第2無機材料を含む第2材料部との間に、例えば、酸化アルミニウム、酸化銅等の、化合物(A)ではない化合物のみを含む層を備えても、本発明の効果を得ることは困難である。本発明では、図1に示される、第1材料部10の上に、安定化層14及び第2材料部12が、順次、接合された構造を有する第1態様の複合体1だけでなく、図2に示される、補強層28,28を備える第2態様の複合体2であっても、第1材料部における安定化層側界面及び第2材料部における安定化層側界面に元素拡散等の不具合が抑制され、構造安定性に優れる。 In the present invention, the stabilization layer may further include a reinforcing layer containing an inorganic compound other than compound (A) in addition to the portion containing compound (A). Composite 2 in Figure 2 is a preferred example of a composite including a reinforcing layer. It includes a stabilization base layer 26 containing compound (A) and reinforcing layers 28, 28 sandwiching the stabilization base layer 26 on both sides. The advantages of the present invention are difficult to obtain even if a layer containing only a compound other than compound (A), such as aluminum oxide or copper oxide, is provided between a first material portion containing a first inorganic material and a second material portion containing a second inorganic material. In the present invention, not only the first embodiment of composite 1 shown in Figure 1, which has a structure in which a stabilization layer 14 and a second material portion 12 are bonded sequentially onto a first material portion 10, but also the second embodiment of composite 2 shown in Figure 2, which includes reinforcing layers 28, 28, exhibit excellent structural stability by suppressing defects such as element diffusion at the stabilization layer-side interface of the first material portion and the stabilization layer-side interface of the second material portion.

上記補強層を構成する他の無機化合物(以下、「補強層用無機化合物」ともいう)は、酸化物、炭化物、硫化物、窒化物等の少なくとも一種とすることができる。本発明においては、剥離等が発生しにくく、一体化物としての構造安定性に優れることから、酸化物及び窒化物が好ましい。酸化物としては、酸化銅、酸化ビスマス、酸化アンチモン等が好ましい。尚、図2における2つの補強層において、一方の補強層に含まれる無機化合物と、他方の補強層に含まれる無機化合物は、互いに同一であっても、異なってもよい。 The other inorganic compound constituting the reinforcing layer (hereinafter also referred to as "reinforcing layer inorganic compound") can be at least one of oxide, carbide, sulfide, nitride, etc. In the present invention, oxides and nitrides are preferred because they are less likely to peel and have excellent structural stability as an integrated product. Preferred oxides include copper oxide, bismuth oxide, and antimony oxide. In the two reinforcing layers shown in Figure 2, the inorganic compound contained in one reinforcing layer and the inorganic compound contained in the other reinforcing layer may be the same or different.

本発明において、図1及び図2の態様の安定化層の厚みは、図1及び図2において、特に限定されないが、その下限は、通常、10nm、好ましくは100nm、より好ましくは1μmである。上限は、第1材料部及び第2材料部が面する部分のサイズ又は第1無機材料及び第2無機材料の種類等により、適宜、選択されるが、通常、1mmである。また、図2における2つの補強層28,28の厚さは、互いに、同一であってよいし、異なってもよい。 In the present invention, the thickness of the stabilization layer in the embodiment shown in Figures 1 and 2 is not particularly limited, but the lower limit is typically 10 nm, preferably 100 nm, and more preferably 1 μm. The upper limit is selected appropriately depending on the size of the portions where the first material portion and the second material portion face each other or the types of the first inorganic material and the second inorganic material, but is typically 1 mm. Furthermore, the thicknesses of the two reinforcing layers 28, 28 in Figure 2 may be the same or different.

図1及び図2は、複合体における要部断面の一例であり、各層は平面で接触していることを示しているが、平面に限定されず、凹凸面であってもよい。
図2は、第1材料部20の上に、化合物(A)を含む安定化主剤層26と、この安定化主剤層26の両面を挟む補強層28,28とからなる安定化層24及び第2材料部22が、順次、接合された構造を有するものとしているが、補強層28は、第1材料部20と安定化主剤層26との間、及び、安定化主剤層26と第2材料部22との間のいずれか一方に備える複合体とすることもできる(図示せず)。
図3の複合体3は、図1の変形例を示す複合体であり、第2材料部32を内部に備え、この第2材料部32を、安定化層34及び第1材料部30により、順次、挟みつつこれらを備える構造を有する。
1 and 2 are examples of cross sections of a main part of a composite body, and show that the layers are in contact with each other on a flat surface, but the contact is not limited to a flat surface, and may be an uneven surface.
FIG. 2 shows a structure in which a stabilizing layer 24 consisting of a stabilizing main agent layer 26 containing compound (A) and reinforcing layers 28, 28 sandwiching the stabilizing main agent layer 26 on both sides, and a second material portion 22 are bonded in this order on top of a first material portion 20; however, the reinforcing layer 28 may also be a composite provided either between the first material portion 20 and the stabilizing main agent layer 26, or between the stabilizing main agent layer 26 and the second material portion 22 (not shown).
The composite 3 in Figure 3 is a composite showing a modified example of the composite in Figure 1, and has a structure in which a second material part 32 is provided inside, and this second material part 32 is sandwiched between a stabilizing layer 34 and a first material part 30, in that order.

本発明において、例えば、図1の複合体1は、(ア)第1材料部の表面に、安定化層用の膜又は堆積部(以下、これらを合わせて、「安定化膜」ともいう)を形成し、その後、得られた積層物における安定化膜の表面に第2材料部を形成する方法、(イ)第1材料部と、第2材料部との間に、安定化層の形成原料を配置し、一体化させる方法等により製造することができる。以下、上記(ア)に対応する、第1材料部の表面に、化合物(A)を含む膜(安定化膜)を形成して積層物とし、次いで、該積層物における化合物(A)含有膜(安定化膜)の表面に、第2材料部を形成する本発明の複合体製造方法について、説明する。 In the present invention, for example, composite 1 in Figure 1 can be produced by a method such as (a) forming a film or deposition portion for a stabilizing layer (hereinafter, these are also collectively referred to as "stabilizing film") on the surface of a first material portion, and then forming a second material portion on the surface of the stabilizing film in the resulting laminate, or (b) arranging raw materials for forming the stabilizing layer between the first material portion and the second material portion and integrating them. Below, we will explain the composite production method of the present invention, which corresponds to (a) above, in which a film containing compound (A) (stabilizing film) is formed on the surface of the first material portion to form a laminate, and then forming a second material portion on the surface of the compound (A)-containing film (stabilizing film) in the laminate.

第1材料部の表面に化合物(A)を含む安定化膜を形成する方法(安定化膜形成方法)としては、化合物(A)を含む粒子を有機溶媒等の液状媒体(分散媒)に分散させてなる分散液を第1材料部に塗布し、その後、乾燥(脱溶)、必要により脱脂(脱分散剤)及び熱処理(必要により焼結)する方法、化合物(A)の製造原料(粒子等)を液状媒体に分散させてなる分散液を第1材料部に塗布し、その後、乾燥、焼成反応させ、必要により焼結する方法、第1材料部に、スパッタ法、パルスレーザー蒸着法、化学気相成長法、有機金属気相成長法、分子線エピタキシー法、原子層堆積法等の気相成膜法を用いて化合物(A)を含む膜を形成する方法、第1材料部に、金属有機化合物分解法、ゾル-ゲル法等の化学溶液成膜法を用いて化合物(A)を含む安定化膜を形成する方法等が挙げられる。このように、予め、準備された化合物(A)を用いて、第1材料部の表面に、安定化膜を形成する方法、又は、化合物(A)の製造原料を用いて、第1材料部の表面において化合物(A)を含む安定化膜を形成する方法を適用することができる。 Methods for forming a stabilizing film containing compound (A) on the surface of the first material part (stabilizing film formation method) include: applying a dispersion liquid obtained by dispersing particles containing compound (A) in a liquid medium (dispersion medium) such as an organic solvent to the first material part, followed by drying (desolvation), degreasing (de-dispersant) if necessary, and heat treatment (sintering if necessary); applying a dispersion liquid obtained by dispersing the manufacturing raw materials (particles, etc.) of compound (A) in a liquid medium to the first material part, followed by drying, a firing reaction, and sintering if necessary; forming a film containing compound (A) on the first material part using a vapor phase film deposition method such as sputtering, pulsed laser deposition, chemical vapor deposition, metalorganic vapor phase deposition, molecular beam epitaxy, or atomic layer deposition; and forming a stabilizing film containing compound (A) on the first material part using a chemical solution film deposition method such as metalorganic compound decomposition or sol-gel method. In this way, a method can be applied in which a stabilizing film is formed on the surface of the first material part using a compound (A) that has been prepared in advance, or a method can be applied in which a stabilizing film containing compound (A) is formed on the surface of the first material part using the manufacturing raw materials for compound (A).

以下、化合物(A)がAlCuOである場合のその製造原料を用いてAlCuOを製造する方法について説明するが、AlCuOは、以下に述べる製造方法に限定されず、他のいかなる製造方法によって得られたものであってもよい。 Hereinafter, a method for producing Al 2 CuO 4 using the raw material when the compound (A) is Al 2 CuO 4 will be described, but Al 2 CuO 4 is not limited to the production method described below and may be obtained by any other production method.

AlCuOを製造する場合、はじめに、銅の酸化物(CuO、CuO等)及びアルミニウムの酸化物(Al等)を、AlCuOの組成比になるように用い、例えば、メノウやアルミナ等の各種材料で製造された乳鉢による混合やボールミル等により混合する。 When producing Al 2 CuO 4 , first, copper oxide (CuO, Cu 2 O, etc.) and aluminum oxide (Al 2 O 3, etc.) are used so as to have a composition ratio of Al 2 CuO 4 , and are mixed using, for example, a mortar made of various materials such as agate or alumina, or a ball mill.

次いで、得られた原料混合物を、後述の条件で焼成処理を行うが、その前に、加圧成形、押出成形、シート成形、鋳込成形、射出成形等により、成形体としておいてもよい。 The resulting raw material mixture is then fired under the conditions described below, but prior to this, it may be formed into a molded body by pressure molding, extrusion molding, sheet molding, casting molding, injection molding, etc.

その後、原料混合物(成形体)を、大気圧下で加熱し、焼成反応させる。加熱温度は、好ましくは800℃以上、より好ましくは900℃~1000℃、更に好ましくは950℃~1000℃である。尚、銅の酸化物及びアルミニウムの酸化物の使用量の割合が、AlCuOに対するものでなく、いずれか一方が過剰に使用された場合には、焼成後において、過剰に使用され残存した一方の原料化合物と、AlCuOとからなる混合物が得られる。このような場合も、第1材料部及び第2材料部の間で生じる化学反応や元素拡散を抑制可能な範囲で許容される。 The raw material mixture (molded body) is then heated under atmospheric pressure to cause a firing reaction. The heating temperature is preferably 800°C or higher, more preferably 900°C to 1000°C, and even more preferably 950°C to 1000°C. If the ratio of copper oxide and aluminum oxide to Al 2 CuO 4 is not based on the amount of each compound used, and one of them is used in excess, a mixture consisting of the excess raw material compound and Al 2 CuO 4 is obtained after firing. This is also acceptable as long as it can suppress chemical reactions and element diffusion between the first material portion and the second material portion.

上記化合物(A)を含む粒子と、液状媒体と、必要により併用される分散剤とを含む分散液を用いる場合の分散液としては、粒子径を、必要により、ボールミル等で、例えば、10μm以下に調整した化合物(A)含有粒子と、テルピネオール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トルエン、プロピレングリコール等とを、所定の固形分濃度となるように併用してこれらを、撹拌及び分散させて、ペースト又はスラリーとしたものを用いることができる。 When using a dispersion containing particles containing compound (A), a liquid medium, and a dispersant used in combination as needed, the dispersion can be prepared by mixing and dispersing compound (A)-containing particles, the particle size of which has been adjusted to, for example, 10 μm or less using a ball mill or the like, with terpineol, polyethylene glycol, glycerin, toluene, propylene glycol, or the like to a predetermined solids concentration, followed by stirring and dispersing the mixture to form a paste or slurry.

上記分散液を用いて、第1材料部の表面に安定化膜を形成し、積層物を得る方法は、特に限定されず、分散液を、例えば、スクリーン印刷、ディップコーティング、スピンコーティング、インクジェットプリンティング等の各種成膜法に供し、塗膜を形成させ、次いで、脱溶及び脱脂のために、加熱して、分散媒等を除去する方法とすることができる。尚、この加熱の後、更に高温の加熱を行って必要により焼結させ、安定化膜を緻密化することができる。
また、上記の気相成膜法による方法においても、より緻密な安定化膜を得ることができる。
The method for forming a stabilizing film on the surface of the first material part using the dispersion to obtain a laminate is not particularly limited, and can be a method in which the dispersion is subjected to various film-forming methods such as screen printing, dip coating, spin coating, inkjet printing, etc. to form a coating film, and then heated for desolvation and degreasing to remove the dispersion medium, etc. After this heating, the stabilizing film can be densified by further heating at a high temperature, if necessary, for sintering.
Furthermore, a denser stabilizing film can also be obtained by the vapor phase film formation method.

本発明において、AlCuOを含む膜を第1材料部の表面に形成する好ましい方法は、銅の酸化物(CuO、CuO等)とアルミニウムの酸化物(Al等)とを、AlCuOの組成比になるように用い、テルピネオールやポリエチレングリコール、グリセリン、トルエン、プロピレングリコール等の分散媒とともに、所定の固形分濃度となるように混合し、得られた分散液(ペースト又はスラリー)を、例えば、スクリーン印刷、ディップコーティング、スピンコーティング、インクジェットプリンティング等の各種成膜法に供し、塗膜を形成させ、次いで、脱溶及び脱脂のために、加熱して、分散媒等を除去し、この加熱の後、更に高温の加熱を行って焼成する方法である。 In the present invention, a preferred method for forming a film containing Al2CuO4 on the surface of the first material part is to use copper oxide (CuO, Cu2O, etc. ) and aluminum oxide ( Al2O3 , etc. ) in a composition ratio of Al2CuO4 , mix them with a dispersion medium such as terpineol, polyethylene glycol, glycerin, toluene, or propylene glycol to a predetermined solid concentration, and subject the resulting dispersion (paste or slurry) to various film formation methods such as screen printing, dip coating, spin coating, or inkjet printing to form a coating film, and then heat the mixture for desolvation and degreasing to remove the dispersion medium, etc., and after this heating, further heat at a high temperature to perform firing.

上記のようにして得られた積層物における安定化膜の表面に、第2材料部を形成して図1の構造を含む複合体1を製造するためには、第2無機材料を含む粒子を有機溶媒等の液状媒体(分散媒)に分散させてなる分散液を安定化膜の表面に塗布し、その後、乾燥(脱溶)、必要により脱脂(脱分散剤)及び熱処理(必要により焼結)する方法、第2無機材料の製造原料(粒子等)を液状媒体に分散させてなるスラリー若しくはペーストを安定化膜の表面に塗布し、その後、乾燥、焼成反応させ、必要により焼結する方法、安定化膜の表面に、スパッタ法、パルスレーザー蒸着法、化学気相成長法、有機金属気相成長法、分子線エピタキシー法、原子層堆積法等の気相成膜法を用いて第2材料部を形成する方法、安定化膜の表面に、金属有機化合物分解法、ゾル-ゲル法等の化学溶液成膜法を用いて第2材料部を形成する方法等を適用することができる。 To produce composite 1 having the structure of Figure 1 by forming a second material portion on the surface of the stabilizing film in the laminate obtained as described above, methods that can be used include: applying a dispersion of particles containing the second inorganic material dispersed in a liquid medium (dispersion medium) such as an organic solvent to the surface of the stabilizing film, followed by drying (desolvation), degreasing (de-dispersant) as needed, and heat treatment (sintering as needed); applying a slurry or paste of the second inorganic material's manufacturing raw materials (particles, etc.) dispersed in a liquid medium to the surface of the stabilizing film, followed by drying, firing, and sintering as needed; forming the second material portion on the surface of the stabilizing film using a vapor-phase deposition method such as sputtering, pulsed laser deposition, chemical vapor deposition, metalorganic vapor phase deposition, molecular beam epitaxy, or atomic layer deposition; or forming the second material portion on the surface of the stabilizing film using a chemical solution deposition method such as a metalorganic compound decomposition method or a sol-gel method.

次に、図2の複合体2、即ち、化合物(A)を含む安定化主剤層26の両面を挟む補強層28を含む安定化層24を備える複合体を製造する好ましい方法について、説明する。 Next, a preferred method for producing the composite 2 of Figure 2, i.e., a composite having a stabilizing layer 24 including reinforcing layers 28 sandwiching both sides of a stabilizing base layer 26 containing compound (A), will be described.

はじめに、第1材料部の表面に、補強層用無機化合物を含む粒子を有機溶媒等の液状媒体(分散媒)に分散させてなる分散液を塗布し、その後、乾燥(脱溶)、必要により脱脂(脱分散剤)及び熱処理(必要により焼結)することにより、補強層用の膜を形成し、次いで、この膜の表面に、上記本発明の複合体製造方法において説明した安定化膜形成方法を適用して安定化主剤膜を形成し、その後、この安定化主剤膜の表面に、上記と同様にして、補強層用の膜を形成して積層構造からなる安定化膜とし、次いで、この安定化膜の表面に、第2材料部を形成する製造方法とすることが好ましい。 First, a dispersion liquid containing particles containing an inorganic compound for the reinforcing layer dispersed in a liquid medium (dispersion medium) such as an organic solvent is applied to the surface of the first material part, followed by drying (desolvation), degreasing (dedispersant) if necessary, and heat treatment (sintering if necessary) to form a film for the reinforcing layer. Next, a stabilizing base film is formed on the surface of this film using the stabilizing film formation method described in the composite manufacturing method of the present invention above. After that, a film for the reinforcing layer is formed on the surface of this stabilizing base film in the same manner as above to form a stabilizing film with a laminated structure, and then the second material part is preferably formed on the surface of this stabilizing film.

本発明において、第1材料部及び第2材料部と、これらの間に配された安定化層とを備える複合体は、従来、互いに異なる第1無機材料及び第2無機材料の間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等の不具合が抑制されたものであることから、第1無機材料及び第2無機材料の性質を低下させることなく、構造安定性に優れた物品として、広く利用することができる。例えば、窒化物と、酸化物や金属等の非窒化物との組み合わせ、珪素を含む化合物と、酸化物との組み合わせ、又は、塩基と反応して塩を生じる酸性材料と、酸と反応して塩を生じる塩基性材料との組み合わせ等の、互いに異なる化学的性質を持つ材料どうしの接合界面や、相互の反応性が高い材料どうしの間の接合界面を有する、種々の電子デバイスの構成部材、発熱部材等に有用と考えられる。 In the present invention, a composite comprising a first material portion, a second material portion, and a stabilizing layer disposed therebetween suppresses problems such as chemical reactions and element diffusion that may occur between the first and second inorganic materials, which are different from each other in the past. Therefore, the composite can be widely used as an article with excellent structural stability without degrading the properties of the first and second inorganic materials. For example, the composite is considered useful for components of various electronic devices, heat-generating components, and the like, which have a bonded interface between materials with different chemical properties or a bonded interface between highly reactive materials, such as a combination of a nitride with a non-nitride such as an oxide or metal, a combination of a silicon-containing compound with an oxide, or a combination of an acidic material that reacts with a base to produce a salt with a basic material that reacts with an acid to produce a salt.

次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。 Next, the present invention will be explained in more detail using examples, but these are merely illustrative and do not limit the present invention.

(実施例1)
本例では、高い熱伝導率を有し次世代パワー半導体における放熱基板として想定されている窒化珪素(Si)基板に、CuO粒子及びAl粒子を含有するペースト(AlCuOを含む安定化層の形成材料)を印刷、加熱焼結してAlCuO膜を形成させ、その後、このAlCuO膜の表面に、金属的な電気伝導性を有することが知られる、結晶構造がペロブスカイト構造である導電性酸化物CaCuRu12と、その焼結を促進する焼結助剤であるCuOとを含む導電性酸化物層形成材料を印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C1)」という)を作製し、その評価を行った。
Example 1
In this example, a paste containing CuO particles and Al2O3 particles (a stabilization layer forming material containing Al2CuO4 ) was printed on a silicon nitride ( Si3N4 ) substrate, which has high thermal conductivity and is expected to be a heat dissipation substrate for next-generation power semiconductors , and the paste was heated and sintered to form an Al2CuO4 film. Then, a conductive oxide layer forming material containing conductive oxide CaCu3Ru4O12 , which has a perovskite crystalline structure and is known to have metallic electrical conductivity, and CuO , a sintering aid that promotes sintering, was printed on the surface of the Al2CuO4 film and sintered by heating. A composite (hereinafter referred to as "composite (C1)") was produced in which a stabilization layer containing a compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化珪素基板の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。CuO粒子及びAl粒子を、CuOの含有量が32体積%となるように混合し、32体積%CuO含有Al混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合することにより、安定化層形成材料である32体積%CuO含有Alペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer-forming material printed on the surface of a silicon nitride substrate. CuO particles and Al2O3 particles were mixed so that the CuO content was 32 volume % to obtain a 32 volume % CuO-containing Al2O3 mixed powder. Next, the resulting mixed powder was mixed with a dispersion medium mainly composed of terpineol to obtain a 32 volume % CuO - containing Al2O3 paste, which is the stabilization layer-forming material.

その後、得られたペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 The resulting paste (stabilizing layer forming material) was then applied to the surface of the silicon nitride substrate by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で3時間加熱してCuOとAlとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化珪素基板の表面に密着した積層物を得た。 Next, the obtained paste film was heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 1000°C in air for 3 hours to react and sinter CuO and Al2O3 , thereby obtaining a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the silicon nitride substrate.

得られた積層物の焼結膜のX線回折測定(線源:CuKα)を、Rigaku社製全自動多目的X線回折装置「SmartLab」(型式名)により行った。X線回折パターンを図4に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化珪素の回折ピークに加え、AlCuOの回折ピークを有し、スピネル構造を有することが分かった。
The sintered film of the obtained laminate was subjected to X-ray diffraction measurement (ray source: CuKα) using a fully automatic multipurpose X-ray diffractometer "SmartLab" (model name) manufactured by Rigaku Co., Ltd. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG.
According to this, the diffraction pattern had diffraction peaks of Al 2 CuO 4 in addition to the diffraction peaks of silicon nitride constituting the substrate, and it was found that the substrate had a spinel structure.

その後、上記積層物の焼結膜(AlCuO膜)の表面に、導電性酸化物層形成材料をスクリーン印刷した。この導電性酸化物層形成材料は、固相反応法により合成したCaCuRu12粒子とCuO粒子とを、CuO含有量が30体積%となるように混合して得られた30体積%CuO含有CaCuRu12混合粉を、テルピネオールを主成分とする分散媒と混合することにより得られた、30体積%CuO含有CaCuRu12ペーストである。 Then, a conductive oxide layer-forming material was screen-printed on the surface of the sintered film ( Al2CuO4 film ) of the laminate. This conductive oxide layer-forming material was a CaCu3Ru4O12 paste containing 30 % by volume of CuO, which was obtained by mixing CaCu3Ru4O12 particles and CuO particles synthesized by a solid-state reaction method so that the CuO content was 30 % by volume, and mixing this with a dispersion medium mainly containing terpineol .

次に、得られた30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板に形成したAlCuO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。 Next, the obtained CaCu3Ru4O12 paste (conductive oxide layer forming material) containing 30 % by volume of CuO was applied by screen printing to the surface of the Al2CuO4 film formed on the silicon nitride substrate using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

その後、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で12時間加熱して焼結させ、窒化珪素基板の表面に、AlCuO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(C1)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated and sintered in air at 1000°C for 12 hours to produce a composite (C1 ) having, in order, four layers of Al2CuO and twelve layers of CaCu3Ru4O containing 30% by volume of CuO on the surface of the silicon nitride substrate.

得られた複合体(C1)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターンを図5に示す。
これによると、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かる。図5において、RuOに由来するピークが見られるが、極微量である。尚、このRuOは、CaCuRu12と、AlCuOとの反応ではなく、例えば、CaCuRu12膜を、直接、焼結可能な酸化アルミニウム基板上に形成したものを、高温で加熱し、焼結しても生じるものである。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of CaCu 3 Ru 4 O 12 containing 30% by volume of CuO in the obtained composite (C1) is shown in FIG.
This shows that most of the CaCu3Ru4O12 is sintered without decomposition. In Fig. 5, a peak attributable to RuO2 is observed, but the amount is extremely small . This RuO2 is not the result of a reaction between CaCu3Ru4O12 and Al2CuO4 , but is also produced, for example, when a CaCu3Ru4O12 film is directly formed on a sinterable aluminum oxide substrate and then heated at a high temperature for sintering.

得られた複合体(C1)の断面観察を、日本電子社製走査型電子顕微鏡「JSM-6335FM」(型式名)により行った。撮影画像を図6に示す。
これによると、窒化珪素基板61の表面に、AlCuO層62、及び、30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜63が、順次、形成されている。図6から計測したAlCuO層62の厚みは13.5μmであった。
The cross section of the obtained composite (C1) was observed using a scanning electron microscope "JSM-6335FM" (model name) manufactured by JEOL Ltd. The photographed image is shown in FIG.
According to this, an Al 2 CuO 4 layer 62 and a sintered film 63 of CaCu 3 Ru 4 O 12 containing 30 volume % CuO are formed in this order on the surface of a silicon nitride substrate 61. The thickness of the Al 2 CuO 4 layer 62 measured from Fig. 6 was 13.5 µm.

(比較例1)
AlCuO層の形成を行わなかったこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、窒化珪素基板の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜の形成を試み、複合体(以下、「複合体(D1)」という)を得た。
(Comparative Example 1)
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the Al 2 CuO 4 layer was not formed, and an attempt was made to form a 30 volume % CuO-containing CaCu 3 Ru 4 O 12 sintered film on the surface of a silicon nitride substrate, thereby obtaining a composite (hereinafter referred to as "composite (D1)").

得られた複合体(D1)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターンを図7に示す。
これによると、CaCuRu12を反映するピークは見られず、全てのCaCuRu12が分解したことが分かる。そして、RuOが生成したことが分かる。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of CaCu 3 Ru 4 O 12 containing 30% by volume of CuO in the obtained composite (D1) is shown in FIG.
According to this, no peaks reflecting CaCu 3 Ru 4 O 12 are observed, and it is understood that all of CaCu 3 Ru 4 O 12 has decomposed, and RuO 2 has been produced.

複合体(D1)において、CaCuRu12が分解した原因について、本発明者らは、以下のように推定している。 The present inventors speculate as follows about the cause of the decomposition of CaCu 3 Ru 4 O 12 in the composite (D1).

1つの原因としては、空気中1000℃で12時間の焼結の際に、窒化珪素とCaCuRu12の界面において、窒化珪素がCaCuRu12の酸素を奪い、酸化し、二酸化珪素に変化するためであり、このとき、酸素を奪われたCaCuRu12は、結晶構造を維持できず、分解する。つまり、窒化珪素のような窒化物と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、酸化物を構成する酸素が、窒化物に奪われ、酸化物が結晶構造を維持できず、分解する。 One reason is that when sintered in air at 1000°C for 12 hours, silicon nitride deprives CaCu3Ru4O12 of oxygen at the interface between the silicon nitride and CaCu3Ru4O12 , oxidizing it and changing it to silicon dioxide, and at this time, CaCu3Ru4O12 , which has lost oxygen, is unable to maintain its crystal structure and decomposes. In other words, when there is an interface between a nitride such as silicon nitride and an oxide, when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in air, the oxygen constituting the oxide is deprived by the nitride, and the oxide is unable to maintain its crystal structure and decomposes.

また、1つの原因としては、基板の窒化珪素を構成する珪素と、CaCuRu12を構成するCaとCuが、空気中1000℃で12時間の焼結の際に、化学反応を起こし、CaCuSi10等の不純物を形成するためであり、このとき、CaとCuが奪われたCaCuRu12は、結晶構造を維持できず、分解する。つまり、珪素が種々の元素と反応し化合物を形成可能であるために、珪素を含む材料と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、珪素と酸化物を構成する元素が反応し、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する。 One reason for this is that silicon constituting the silicon nitride of the substrate and Ca and Cu constituting CaCu3Ru4O12 undergo a chemical reaction during sintering in air at 1000°C for 12 hours, forming impurities such as CaCuSi4O10 . At this time, CaCu3Ru4O12 , which has lost its Ca and Cu, is unable to maintain its crystalline structure and decomposes . In other words, because silicon can react with various elements to form compounds, in the case of an interface between a silicon-containing material and an oxide, when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in air, the silicon reacts with the elements constituting the oxide, and the oxide, which has lost its constituent elements, is unable to maintain its crystalline structure and decomposes.

さらには、塩基と反応してケイ酸塩を生じる酸性材料である珪素を含む材料と、塩酸と反応して塩化カルシウムを生じるCaや、硝酸と反応して硝酸銅を生じるCuを含む塩基性材料の界面では、反応性が高い材料の組み合わせであるため、その反応により、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する。 Furthermore, at the interface between a material containing silicon, an acidic material that reacts with bases to produce silicates, and a basic material containing Ca, which reacts with hydrochloric acid to produce calcium chloride, or Cu, which reacts with nitric acid to produce copper nitrate, this is a highly reactive combination of materials, and the oxide, which has lost its constituent elements due to this reaction, is unable to maintain its crystalline structure and decomposes.

一方で、窒化珪素基板にAlCuO層を介在させ、導電性酸化物である30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜を形成した実施例1では、CaCuRu12が分解していないことから、比較例1のような、(1)窒化物(窒化珪素)と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、酸化物を構成する酸素が、窒化物に奪われ、酸化物が結晶構造を維持できず、分解する現象、(2)珪素を含む材料と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、珪素と酸化物を構成する元素が反応し、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する現象、及び、(3)酸性材料と塩基性材料の界面を持つ場合において、反応性が高い材料の組み合わせであるため、その反応により、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する現象が、安定化層を構成するAlCuOにより抑制されたことが分かる。 On the other hand, in Example 1, in which an Al 2 CuO 4 layer was interposed between a silicon nitride substrate and a sintered film of CaCu 3 Ru 4 O 12 containing 30% CuO by volume, which is a conductive oxide, was formed, CaCu 3 Ru 4 O 12 did not decompose. Therefore, the following phenomena, as in Comparative Example 1, are considered to occur: (1) when there is an interface between a nitride (silicon nitride) and an oxide, oxygen constituting the oxide is taken by the nitride when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in the atmosphere, and the oxide is unable to maintain its crystal structure and decomposes; (2) when there is an interface between a silicon-containing material and an oxide, elements constituting the oxide react with silicon, and the oxide that has lost its constituent elements is unable to maintain its crystal structure and decomposes when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in the atmosphere; and (3) when there is an interface between an acidic material and a basic material, the oxide that has lost its constituent elements due to the reaction is unable to maintain its crystal structure and decomposes because of a combination of highly reactive materials. 4 was found to be suppressed.

(実施例2)
窒化珪素基板に代えて、二酸化珪素(SiO)基板を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、二酸化珪素基板の表面に、AlCuO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(以下、「複合体(C2)」という)を製造した。得られた複合体(C2)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターンを図8に示す。
これによると、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かる。図8において、RuOに由来するピークが見られるが、極微量である。尚、このRuOは、CaCuRu12と、AlCuOとの反応ではなく、例えば、CaCuRu12膜を、直接、焼結可能な酸化アルミニウム基板上に形成したものを、高温で加熱し、焼結しても生じるものである。
Example 2
A composite (hereinafter referred to as "composite ( C2 )") having, in order, an Al2CuO4 layer and a CaCu3Ru4O12 layer containing 30 volume % CuO on the surface of the silicon dioxide substrate was produced by the same procedure as in Example 1 , except that a silicon dioxide (SiO2) substrate was used instead of the silicon nitride substrate. The X-ray diffraction pattern of the 30 volume % CuO-containing CaCu3Ru4O12 sintered film in the obtained composite (C2) is shown in Figure 8.
This shows that most of the CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. In Fig. 8, a peak attributable to RuO2 is observed, but the amount is extremely small. This RuO2 is not the result of a reaction between CaCu3Ru4O12 and Al2CuO4 , but is also produced, for example, when a CaCu3Ru4O12 film is directly formed on a sinterable aluminum oxide substrate and then heated at a high temperature for sintering.

(比較例2)
AlCuO層の形成を行わなかったこと以外は、実施例2と同様の操作を行い、二酸化珪素基板の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜の形成を試み、複合体(以下、「複合体(D2)」という)を得た。
(Comparative Example 2)
The same procedure as in Example 2 was carried out except that the Al 2 CuO 4 layer was not formed, and an attempt was made to form a 30 volume % CuO-containing CaCu 3 Ru 4 O 12 sintered film on the surface of a silicon dioxide substrate, thereby obtaining a composite (hereinafter referred to as "composite (D2)").

得られた複合体(D2)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターンを図9に示す。
これによると、CaCuRu12を反映するピークは見られたが、RuOを反映するピークも見られたため、一部のCaCuRu12が分解したものと考えられる。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of CaCu 3 Ru 4 O 12 containing 30% by volume of CuO in the obtained composite (D2) is shown in FIG.
According to this, peaks reflecting CaCu 3 Ru 4 O 12 were observed, but peaks reflecting RuO 2 were also observed, so it is believed that part of CaCu 3 Ru 4 O 12 had decomposed.

複合体(D2)において、CaCuRu12が分解した原因について、本発明者らは、以下のように推定している。 The present inventors speculate as follows about the cause of decomposition of CaCu 3 Ru 4 O 12 in the composite (D2).

1つの原因としては、二酸化珪素を構成する珪素と、CaCuRu12を構成するCaとCuが、空気中1000℃で12時間の焼結の際に、化学反応を起こし、CaCuSi10等の不純物を形成するためであり、このとき、CaとCuが奪われたCaCuRu12は、結晶構造を維持できず、分解する。つまり、珪素が種々の元素と反応し化合物を形成可能であるために、珪素を含む材料と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、珪素と酸化物を構成する元素が反応し、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する。 One reason is that silicon that constitutes silicon dioxide and Ca and Cu that constitute CaCu3Ru4O12 undergo a chemical reaction during sintering in air at 1000°C for 12 hours, forming impurities such as CaCuSi4O10 . At this time, CaCu3Ru4O12 , which has lost its Ca and Cu, is unable to maintain its crystalline structure and decomposes. In other words, because silicon can react with various elements to form compounds, when there is an interface between a silicon-containing material and an oxide, during heat treatment such as high-temperature sintering in air, the silicon reacts with the elements that constitute the oxide, and the oxide that has lost its constituent elements is unable to maintain its crystalline structure and decomposes.

1つの原因としては、塩基と反応してケイ酸塩を生じる酸性材料である二酸化珪素等の珪素を含む材料と、塩酸と反応して塩化カルシウムを生じるCaや、硝酸と反応して硝酸銅を生じるCuを含む塩基性材料の界面では、反応性が高い材料の組み合わせであるため、その反応により、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する。 One reason is that the interface between a silicon-containing material, such as silicon dioxide, which is an acidic material that reacts with bases to produce silicates, and a basic material that contains calcium, which reacts with hydrochloric acid to produce calcium chloride, or copper, which reacts with nitric acid to produce copper nitrate, is a highly reactive combination of materials, and the oxide loses its constituent elements as a result of this reaction, making it unable to maintain its crystalline structure and causing it to decompose.

一方で、二酸化珪素基板にAlCuO層を介在させ、導電性酸化物である30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜を形成した実施例2では、CaCuRu12が分解していないことから、比較例2のような、(1)珪素を含む材料と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、珪素と酸化物を構成する元素が反応し、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する現象、及び、(2)酸性材料と塩基性材料の界面を持つ場合において、反応性が高い材料の組み合わせであるため、その反応により、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する現象が、安定化層を構成するAlCuOにより抑制されたことが分かる。 On the other hand, in Example 2, in which an Al 2 CuO 4 layer was interposed between a silicon dioxide substrate and a sintered film of CaCu 3 Ru 4 O 12 containing 30 volume % CuO, which is a conductive oxide, was formed, CaCu 3 Ru 4 O 12 did not decompose, which shows that the following phenomenon, as seen in Comparative Example 2: (1) when there is an interface between a silicon-containing material and an oxide, when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in the atmosphere, the elements constituting the silicon and the oxide react, and the oxide that has lost the constituent elements is unable to maintain its crystal structure and decomposes; and ( 2 ) when there is an interface between an acidic material and a basic material, when a combination of highly reactive materials is used, the oxide that has lost the constituent elements is unable to maintain its crystal structure and decomposes due to the reaction.

(実施例3)
本例では、窒化珪素基板の表面に、AlCuO層を、パルスレーザー蒸着法によって形成した以外は、実施例1と同様の操作を行って、窒化珪素基板の表面に、AlCuO層、及び、導電性酸化物材料である30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜を形成し、複合体(以下、「複合体(C3)」という)を得た。
Example 3
In this example, the same operations as in Example 1 were carried out except that an Al 2 CuO 4 layer was formed on the surface of the silicon nitride substrate by pulsed laser deposition, and an Al 2 CuO 4 layer and a sintered film of a conductive oxide material, CaCu 3 Ru 4 O 12, containing 30 volume % CuO, were formed on the surface of the silicon nitride substrate, thereby obtaining a composite (hereinafter referred to as “composite (C3)”).

パルスレーザー蒸着法に用いる、ターゲット材料としては、CuO粒子とAl粒子とを、Al元素及びCu元素のモル比がAl:Cu=2:1となるように混合して得られた混合粉を、加圧成形し、次いで、空気中1000℃で12時間加熱してCuOとAlとを反応、焼結させることにより得られたAlCuO焼結体を使用した。 The target material used in the pulsed laser deposition method was an Al2CuO4 sintered body obtained by mixing CuO particles and Al2O3 particles so that the molar ratio of Al element to Cu element was Al : Cu = 2: 1 , pressurizing the obtained mixed powder, and then heating it in air at 1000°C for 12 hours to react and sinter the CuO and Al2O3 .

密閉系の蒸着装置を用い、以下の方法で、装置内に載置した窒化珪素基板の表面にAlCuO膜を形成した。即ち、波長が266nmのNd:YAGレーザーの4倍波を使用し、室温の真空中で、AlCuO焼結体ターゲットにレーザーを照射し、AlCuOを蒸着して、窒化珪素基板の表面にAlCuO膜を備える積層体を得た。次いで、この積層体を、空気中1000℃で1時間加熱し、AlCuO焼結膜を有する積層体を得た。
その後、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)を用いて、実施例1と同様の操作を行い、複合体(C3)を得た。
Using a closed vapor deposition system, an Al2CuO4 film was formed on the surface of a silicon nitride substrate placed in the system by the following method. Specifically, using a fourth -harmonic Nd:YAG laser with a wavelength of 266 nm, the laser was irradiated onto an Al2CuO4 sintered compact target in a vacuum at room temperature, vapor-depositing Al2CuO4 to obtain a laminate with an Al2CuO4 film on the surface of the silicon nitride substrate. This laminate was then heated in air at 1000°C for 1 hour to obtain a laminate with an Al2CuO4 sintered film.
Thereafter, the same operation as in Example 1 was carried out using a CaCu 3 Ru 4 O 12 paste containing 30% by volume of CuO (conductive oxide layer forming material), to obtain a composite (C3).

得られた複合体(C3)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターンを図10に示す。
これによると、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かる。図10においても、実施例1の図5と同様に、RuOに由来するピークが見られるが、極微量である。従って、パルスレーザー蒸着法によって窒化珪素基板に形成したAlCuO膜に30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜を形成する方法であっても、(1)窒化珪素のような窒化物と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、酸化物を構成する酸素が、窒化物に奪われ、酸化物が結晶構造を維持できず、分解する現象、(2)珪素を含む材料と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、珪素と酸化物を構成する元素が反応し、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する現象、及び、(3)酸性材料と塩基性材料の界面を持つ場合において、反応性が高い材料の組み合わせであるため、その反応により、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する現象が、安定化層を構成するAlCuOにより抑制されたことが分かる。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of CaCu 3 Ru 4 O 12 containing 30% by volume of CuO in the obtained composite (C3) is shown in FIG.
This shows that most of the CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. In Fig. 10, as in Fig. 5 of Example 1, a peak derived from RuO2 is observed, but the amount is extremely small . Therefore, even in the method of forming a 30 volume % CuO-containing CaCu3Ru4O12 sintered film on an Al2CuO4 film formed on a silicon nitride substrate by pulsed laser deposition, it is found that the following phenomena are suppressed by the Al2CuO4 constituting the stabilizing layer: (1) when there is an interface between a nitride such as silicon nitride and an oxide, when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in the atmosphere, the oxygen constituting the oxide is taken by the nitride, and the oxide is unable to maintain its crystal structure and decomposes; (2) when there is an interface between a silicon-containing material and an oxide, when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in the atmosphere, the elements constituting the oxide react with the silicon, and the oxide that has lost its constituent elements is unable to maintain its crystal structure and decomposes; and (3) when there is an interface between an acidic material and a basic material, when the combination of highly reactive materials causes the oxide that has lost its constituent elements due to the reaction , is unable to maintain its crystal structure and decomposes.

また、得られた複合体(C3)の断面観察を行い、図11の画像を得た。
これによると、窒化珪素基板81の表面に、AlCuO層82及び30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜83が、順次、形成されている。図11から計測したAlCuO層82の厚みは1.9μmであった。
Furthermore, the cross section of the obtained composite (C3) was observed, and the image shown in FIG. 11 was obtained.
According to this, an Al 2 CuO 4 layer 82 and a sintered film 83 of CaCu 3 Ru 4 O 12 containing 30 volume % CuO are formed in this order on the surface of a silicon nitride substrate 81. The thickness of the Al 2 CuO 4 layer 82 measured from FIG. 11 was 1.9 μm.

(実施例4)
本例では、二酸化珪素(SiO)基板に、実施例1で用いた安定化層形成材料(CuO粒子及びAl粒子を含有するペースト)を印刷、加熱焼結してAlCuO膜を形成させ、その後、このAlCuO膜の表面に、銅酸化物超電導材料として知られる、結晶構造が酸素欠損型積層ペロブスカイト構造のSmBaCuからなる粒子を含有するペースト(銅酸化物超電導層形成材料)を印刷、加熱焼結することによって、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と銅酸化物超電導層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C4)」という)を作製し、その評価を行った。
Example 4
In this example, the stabilizing layer-forming material used in Example 1 (a paste containing CuO particles and Al2O3 particles ) was printed on a silicon dioxide ( SiO2 ) substrate, followed by heat sintering to form an Al2CuO4 film . Then, a paste (copper oxide superconducting layer-forming material ) containing particles of SmBa2Cu3Oy , which has an oxygen-deficient layered perovskite crystal structure and is known as a copper oxide superconducting material, was printed on the surface of the Al2CuO4 film, followed by heat sintering to produce a composite (hereinafter referred to as "composite ( C4 )") in which a stabilizing layer containing a compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the copper oxide superconducting layer, and the composite was then evaluated.

はじめに、上記安定化層形成材料(CuO粒子及びAl粒子を含有するペースト)を、二酸化珪素基板の表面に、実施例1と同様にしてスクリーン印刷し、ペースト膜を形成した。そして、加熱焼成を行い、焼結膜が二酸化珪素基板の表面に密着した積層物を得た。 First, the stabilizing layer-forming material (paste containing CuO particles and Al2O3 particles ) was screen-printed on the surface of a silicon dioxide substrate to form a paste film in the same manner as in Example 1. Then, heating and firing were carried out to obtain a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the silicon dioxide substrate.

その後、上記積層物の焼結膜(AlCuO膜)の表面に、銅酸化物超電導層形成材料をスクリーン印刷した。この銅酸化物超電導層形成材料は、固相反応法により合成したSmBaCu粒子を、テルピネオールを主成分とする分散媒と混合して得られたSmBaCuペーストである。 Then, a copper oxide superconducting layer-forming material was screen-printed on the surface of the sintered film ( Al2CuO4 film ) of the laminate. This copper oxide superconducting layer-forming material was a SmBa2Cu3Oy paste obtained by mixing SmBa2Cu3Oy particles synthesized by a solid-state reaction method with a dispersion medium mainly composed of terpineol .

次いで、得られたSmBaCuペースト(銅酸化物超電導層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンを用いて、二酸化珪素基板に形成したAlCuO膜の表面に、塗布し、ペースト膜を形成した。 Next, the obtained SmBa2Cu3Oy paste (copper oxide superconducting layer forming material) was applied by screen printing to the surface of the Al2CuO4 film formed on the silicon dioxide substrate using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

その後、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中950℃で12時間加熱して焼結させ、二酸化珪素基板の表面に、AlCuO層及びSmBaCu層を、順次、備える複合体(C4)を製造した。 The resulting paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 950°C in air for 12 hours for sintering, producing a composite (C4) having an Al2CuO4 layer and a SmBa2Cu3Oy layer , successively, on the surface of a silicon dioxide substrate.

得られた複合体(C4)におけるSmBaCu焼結膜のX線回折パターンを図12に示す。
これによると、一部のSmBaCuが分解してSmCuOが生成したと思われるピークが見られるが、大部分のSmBaCuが、分解することなく焼結されていることが分かる。尚、SmCuOの量は、SmBaCuの残存量と比較すると極微量である。
The X-ray diffraction pattern of the SmBa 2 Cu 3 O y sintered film in the obtained composite (C4) is shown in FIG.
According to this, although there are peaks that are thought to be due to the decomposition of some SmBa2Cu3Oy to form Sm2CuO4 , it is clear that the majority of SmBa2Cu3Oy is sintered without decomposition. Note that the amount of Sm2CuO4 is extremely small compared to the amount of remaining SmBa2Cu3Oy .

(比較例3)
AlCuO層の形成を行わなかったこと以外は、実施例4と同様の操作を行い、二酸化珪素基板の表面に、SmBaCu焼結膜の形成を試み、複合体(以下、「複合体(D3)」という)を得た。
(Comparative Example 3)
The same procedure as in Example 4 was carried out except that the Al 2 CuO 4 layer was not formed, and an attempt was made to form a SmBa 2 Cu 3 O y sintered film on the surface of a silicon dioxide substrate, thereby obtaining a composite (hereinafter referred to as "composite (D3)").

得られた複合体(D3)におけるSmBaCu焼結膜のX線回折パターンを図13に示す。
これによると、SmBaCu14.1及びSmCuOに由来するピークが検出されたことから、銅酸化物超電導材料であるSmBaCuが分解し、分解生成物であるSmBaCu14.1及びSmCuOが生成したことが分かる。
The X-ray diffraction pattern of the SmBa 2 Cu 3 O y sintered film in the obtained composite (D3) is shown in FIG.
According to this, peaks due to Sm 3 Ba 3 Cu 6 O 14.1 and Sm 2 CuO 4 were detected, which indicates that the copper oxide superconducting material SmBa 2 Cu 3 O y decomposed to produce the decomposition products Sm 3 Ba 3 Cu 6 O 14.1 and Sm 2 CuO 4 .

複合体(D3)において、SmBaCuが分解した原因について、本発明者らは、以下のように推定している。 The present inventors speculate as follows about the cause of decomposition of SmBa 2 Cu 3 O y in the composite (D3).

1つの原因としては、基板の二酸化珪素を構成する珪素と、SmBaCuを構成するBaとCuが、空気中950℃で12時間の焼結の際に、化学反応を起こし、Cu3.17SiやBaSiO等を形成するためであり、このとき、BaとCuが奪われたSmBaCuは、結晶構造を維持できず、分解する。つまり、珪素が種々の元素と反応し化合物を形成可能であるために、珪素を含む材料と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、珪素と酸化物を構成する元素が反応し、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する。 One reason is that silicon constituting the silicon dioxide of the substrate and Ba and Cu constituting SmBa2Cu3Oy undergo a chemical reaction to form Cu3.17Si , Ba2SiO4 , etc. during sintering in air at 950°C for 12 hours, and SmBa2Cu3Oy , which has lost its Ba and Cu, is unable to maintain its crystal structure and decomposes . In other words, because silicon can react with various elements to form compounds, in cases where there is an interface between a silicon-containing material and an oxide, when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in air, the silicon reacts with the elements constituting the oxide, and the oxide, which has lost its constituent elements, is unable to maintain its crystal structure and decomposes.

1つの原因としては、塩基と反応してケイ酸塩を生じる酸性材料である二酸化珪素等の珪素を含む材料と、酸と反応してバリウム塩を生じるBaや、硝酸と反応して硝酸銅を生じるCuを含む塩基性材料の界面では、反応性が高い材料の組み合わせであるため、その反応により、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する。 One reason is that the interface between a silicon-containing material, such as silicon dioxide, which is an acidic material that reacts with bases to produce silicates, and a basic material that contains Ba, which reacts with acids to produce barium salts, or Cu, which reacts with nitric acid to produce copper nitrate, is a highly reactive combination of materials, and the oxide loses its constituent elements as a result of this reaction, making it unable to maintain its crystalline structure and causing it to decompose.

一方で、二酸化珪素基板にAlCuO層を介在させ、銅酸化物超電導材料であるSmBaCu焼結膜を形成した実施例4では、SmBaCuが分解していないことから、比較例3のような、(1)珪素を含む材料と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、珪素と酸化物を構成する元素が反応し、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する現象、及び、(2)酸性材料と塩基性材料の界面を持つ場合において、反応性が高い材料の組み合わせであるため、その反応により、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する現象が、安定化層を構成するAlCuOにより抑制されたことが分かる。 On the other hand, in Example 4, in which an Al 2 CuO 4 layer was interposed between a silicon dioxide substrate and a SmBa 2 Cu 3 O y sintered film, which is a copper oxide superconducting material, was formed, SmBa 2 Cu 3 O y did not decompose, which shows that the following phenomena, as seen in Comparative Example 3: (1) when there is an interface between a silicon-containing material and an oxide, when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in the atmosphere, elements constituting the silicon and the oxide react, and the oxide that has lost the constituent elements is unable to maintain its crystal structure and decomposes; and ( 2 ) when there is an interface between an acidic material and a basic material, when a combination of highly reactive materials is used, the oxide that has lost the constituent elements is unable to maintain its crystal structure and decomposes.

(実施例5)
本例では、窒化珪素基板に、実施例1等と異なる安定化層形成材料(CuO粒子及びAl粒子を含有するペースト)を印刷、加熱焼結して、Al含有AlCuO膜を形成させ、その後、このAl含有AlCuO膜の表面に、実施例1で用いた、CaCuRu12及びCuOとを含む導電性酸化物層形成材料を、印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物と、酸化アルミニウム(Al)を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C5)」という)を作製し、その評価を行った。
Example 5
In this example, a stabilizing layer-forming material (a paste containing CuO particles and Al2O3 particles ) different from that used in Example 1 etc. was printed on a silicon nitride substrate, followed by heat sintering to form an Al2O3 - containing Al2CuO4 film. Thereafter, the conductive oxide layer-forming material containing CaCu3Ru4O12 and CuO used in Example 1 was printed on the surface of this Al2O3 - containing Al2CuO4 film, followed by heat sintering to produce a composite (hereinafter referred to as " composite (C5)") in which a stabilizing layer containing the compound represented by general formula ( 1 ) according to the present invention and aluminum oxide ( Al2O3 ) was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化珪素基板の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。CuO粒子及びAl粒子を、CuOの含有量が20体積%となるように混合し、20体積%CuO含有Al混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合し、安定化層形成材料である20体積%CuO含有Alペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer-forming material printed on the surface of a silicon nitride substrate. CuO particles and Al2O3 particles were mixed so that the CuO content was 20 volume % to obtain a 20 volume % CuO -containing Al2O3 mixed powder. Next, the resulting mixed powder was mixed with a dispersion medium mainly composed of terpineol to obtain a 20 volume % CuO - containing Al2O3 paste, which is the stabilization layer-forming material.

その後、得られた20体積%CuO含有Alペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 Thereafter, the obtained Al 2 O 3 paste containing 20% by volume of CuO (stabilizing layer forming material) was applied to the surface of the silicon nitride substrate by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で3時間加熱してCuOとAlとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化珪素基板の表面に密着した積層物を得た。 Next, the obtained paste film was heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 1000°C in air for 3 hours to react and sinter CuO and Al2O3 , thereby obtaining a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the silicon nitride substrate.

得られた積層物の焼結膜のX線回折パターンを図14に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化珪素の回折ピークに加え、CuO及びAlの反応により生成したAlCuOの回折ピーク、反応に関与せず残存したAlの回折ピークを有することが分かった。即ち、焼結膜は、CuO粒子とAl粒子が焼結時に反応して形成されたAlCuOと、Alとを含むことが分かった。上記のように、この焼結膜を、「Al含有AlCuO膜」という。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of the resulting laminate is shown in FIG.
According to this, it was found that the diffraction pattern had, in addition to the diffraction peaks of silicon nitride constituting the substrate, diffraction peaks of Al2CuO4 produced by the reaction of CuO and Al2O3 , and diffraction peaks of Al2O3 that remained uninvolved in the reaction. In other words, it was found that the sintered film contained Al2CuO4 formed by the reaction of CuO particles and Al2O3 particles during sintering, and Al2O3 . As described above, this sintered film is called an " Al2O3 - containing Al2CuO4 film ."

その後、上記積層物の焼結膜(Al含有AlCuO膜)の表面に、実施例1で用いた導電性酸化物層形成材料をスクリーン印刷した。
即ち、導電性酸化物層形成材料を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、Al含有AlCuO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。
Thereafter, the conductive oxide layer forming material used in Example 1 was screen printed on the surface of the sintered film of the above laminate (Al 2 O 3 -containing Al 2 CuO 4 film).
That is, the conductive oxide layer forming material was applied to the surface of the Al 2 O 3 -containing Al 2 CuO 4 film by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

次に、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で12時間加熱して焼結させ、窒化珪素基板の表面に、Al含有AlCuO層と、30体積%CuO含有CaCuRu12層とを、順次、備える複合体(C5)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and the temperature was further increased to 1000°C for 12 hours for sintering, producing a composite (C5) having, on the surface of the silicon nitride substrate, an Al2O3 - containing Al2CuO4 layer and a 30% by volume CuO-containing CaCu3Ru4O12 layer , in that order.

得られた複合体(C5)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターンを図15に示す。
これによると、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かる。また、図15において、RuOに由来するピークが見られるが、極微量である。従って、安定化層が、本発明に係る一般式(1)で表される化合物であるAlCuOに加えて他の材料を含む場合であっても、(1)窒化物(窒化珪素)と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、酸化物を構成する酸素が、窒化物に奪われ、酸化物が結晶構造を維持できず、分解する現象、(2)珪素を含む材料と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、珪素と酸化物を構成する元素が反応し、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する現象、及び、(3)酸性材料と塩基性材料の界面を持つ場合において、反応性が高い材料の組み合わせであるため、その反応により、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する現象が、安定化層を構成するAlCuO中により抑制されたことが分かる。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of CaCu 3 Ru 4 O 12 containing 30% by volume of CuO in the obtained composite (C5) is shown in FIG.
This shows that most of the CaCu 3 Ru 4 O 12 is sintered without decomposition. Also, in Fig. 15, a peak derived from RuO 2 is observed, but it is only a very small amount. Therefore, even when the stabilization layer contains other materials in addition to Al 2 CuO 4 , which is the compound represented by the general formula (1) according to the present invention, it is found that the following phenomena are suppressed by Al 2 CuO 4 constituting the stabilization layer: (1) when there is an interface between a nitride (silicon nitride) and an oxide, oxygen constituting the oxide is taken by the nitride when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in the atmosphere, causing the oxide to be unable to maintain its crystal structure and to decompose; (2) when there is an interface between a silicon-containing material and an oxide, elements constituting the oxide react with silicon, causing the oxide from which the constituting elements have been taken to be unable to maintain its crystal structure and to decompose when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in the atmosphere; and (3) when there is an interface between an acidic material and a basic material , due to the combination of highly reactive materials, the oxide from which the constituting elements have been taken to be unable to maintain its crystal structure and to decompose.

(実施例6)
本例では、窒化珪素基板の表面に、CuOを含む補強層、本発明に係る一般式(1)で表される化合物であるAlCuOを含む安定化層、CuOを含む補強層、及び、CaCuRu12を含む導電性酸化物層を、順次、備える複合体(以下、「複合体(C6)」という)を作製し、その評価を行った。
Example 6
In this example, a composite (hereinafter referred to as "composite (C6)") was produced and evaluated, which had, on the surface of a silicon nitride substrate, a reinforcing layer containing CuO , a stabilizing layer containing Al2CuO4 , which is a compound represented by general formula (1) according to the present invention, a reinforcing layer containing CuO, and a conductive oxide layer containing CaCu3Ru4O12 , in that order.

2つの補強層を形成するために、CuO粒子と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合して得られたCuOペーストを用いた。 To form the two reinforcing layers, a CuO paste was used, obtained by mixing CuO particles with a dispersion medium whose main component is terpineol.

はじめに、上記CuOペーストを、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板の表面に塗布し、補強層用ペースト膜を形成した。 First, the CuO paste was applied to the surface of the silicon nitride substrate by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film for the reinforcing layer.

次に、得られた補強層用ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1020℃で3時間加熱して焼結させ、窒化珪素基板の表面に、CuOからなる第1補強膜を形成した。 Next, the resulting reinforcing layer paste film was heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium. The temperature was then further increased to 1,020°C in air for 3 hours for sintering, forming a first reinforcing film made of CuO on the surface of the silicon nitride substrate.

その後、実施例1で用いた安定化層形成材料である32体積%CuO含有Alペーストを、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、CuOからなる第1補強膜の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 Thereafter, the stabilizing layer forming material used in Example 1, Al 2 O 3 paste containing 32% by volume of CuO, was applied to the surface of the first reinforcing film made of CuO by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で12時間加熱してCuOとAlとを反応、焼結させることにより、AlCuO焼結膜が第1補強膜の表面に密着した積層物を得た。 Next, the obtained paste film was heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 1000°C in air for 12 hours to react and sinter CuO and Al2O3 , thereby obtaining a laminate in which an Al2CuO4 sintered film was adhered to the surface of the first reinforcing film.

その後、上記積層物の焼結膜(AlCuO膜)の表面に、補強層を形成するためのCuOペーストを、上記と同様にして、スクリーン印刷によるペースト膜を形成し、加熱焼結することにより、CuOからなる第2補強膜を形成した。 Thereafter, a CuO paste for forming a reinforcing layer was applied to the surface of the sintered film (Al 2 CuO 4 film) of the laminate by screen printing in the same manner as described above, and a paste film was formed by heating and sintering to form a second reinforcing film made of CuO.

次に、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)を用いて、実施例1と同様の操作を行い、複合体(C6)を得た(図16参照)。即ち、図16は、SEMによる複合体(C6)の断面画像であり、複合体(C6)は、窒化珪素基板131の表面に、第1補強膜に由来するCuOを含む補強層132と、AlCuOを含む安定化層133と、第2補強膜に由来するCuOを含む補強層134と、CaCuRu12を含む導電性酸化物層135とを、順次、備える安定な積層構造体であることが分かる。 Next, the same operation as in Example 1 was carried out using a CaCu3Ru4O12 paste containing 30% by volume of CuO (conductive oxide layer-forming material), to obtain a composite (C6) (see Figure 16). That is, Figure 16 is a cross-sectional image of the composite (C6) taken by SEM, and it can be seen that the composite (C6) is a stable laminated structure having, on the surface of a silicon nitride substrate 131, a reinforcing layer 132 containing CuO derived from the first reinforcing film, a stabilizing layer 133 containing Al2CuO4 , a reinforcing layer 134 containing CuO derived from the second reinforcing film, and a conductive oxide layer 135 containing CaCu3Ru4O12 , in that order.

得られた複合体(C6)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターンを図17に示す。
これによると、X線回折パターンは、実施例1において得られた複合体(C1)のX線回折パターンと酷似しており、CuOを含む補強層がCaCuRu12を含む導電性酸化物層に隣接する構造であっても、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かる。また、図17においても、RuOに由来するピークが見られるが、極微量である。従って、AlCuOを含む安定化層を備えるだけでなく、窒化珪素基板と、AlCuOを含む安定化層との間、及び、安定化層と、導電性酸化物層との間に、補強層を備える態様の複合体(C6)であっても、(1)窒化物(窒化珪素)と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、酸化物を構成する酸素が、窒化物に奪われ、酸化物が結晶構造を維持できず、分解する現象、(2)珪素を含む材料と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、珪素と酸化物を構成する元素が反応し、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する現象、及び、(3)酸性材料と塩基性材料の界面を持つ場合において、反応性が高い材料の組み合わせであるため、その反応により、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する現象を、防止可能であることが分かる。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of CaCu 3 Ru 4 O 12 containing 30% by volume of CuO in the obtained composite (C6) is shown in FIG.
According to this, the X-ray diffraction pattern is very similar to that of the composite (C1) obtained in Example 1, and it can be seen that even in a structure in which a reinforcing layer containing CuO is adjacent to a conductive oxide layer containing CaCu3Ru4O12 , most of CaCu3Ru4O12 is sintered without decomposition. Also in Figure 17 , peaks derived from RuO2 are seen, but only in very small amounts. Therefore, it can be seen that even in the composite (C6) having not only a stabilization layer containing Al 2 CuO 4 but also a reinforcing layer between the silicon nitride substrate and the stabilization layer containing Al 2 CuO 4 and between the stabilization layer and the conductive oxide layer, it is possible to prevent the following phenomena: (1) when an interface between a nitride (silicon nitride) and an oxide is present, oxygen constituting the oxide is taken by the nitride, and the oxide is unable to maintain its crystal structure and decomposes when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in the atmosphere; (2) when an interface between a silicon-containing material and an oxide is present, silicon reacts with elements constituting the oxide, and the oxide that has lost its constituent elements is unable to maintain its crystal structure and decomposes when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in the atmosphere; and (3) when an interface between an acidic material and a basic material is present, the oxide that has lost its constituent elements due to the reaction is unable to maintain its crystal structure and decomposes because of a combination of highly reactive materials.

更に、複合体(C6)の補強層の効果を確認するため、導電性酸化物層の表面への、粘着テープの貼付及び剥離を行う試験を実施したところ、界面剥離は全く確認されず、複合体(C6)は強固な一体化物であることが分かった。 Furthermore, to confirm the effectiveness of the reinforcing layer of composite (C6), a test was conducted in which adhesive tape was attached to and removed from the surface of the conductive oxide layer. No interfacial peeling was observed, demonstrating that composite (C6) is a strongly integrated product.

(比較例4)
本例では、窒化珪素基板の表面に、CuO層及びCaCuRu12を含む導電性酸化物層を、順次、形成して複合体(以下、「複合体(D4)」という)を作製した。
CuO層の形成には、実施例6におけると同じCuOペーストを用いた。また、導電性酸化物層の形成には、実施例1におけると同じ30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)を用いた。
(Comparative Example 4)
In this example, a composite (hereinafter referred to as "composite (D4)") was prepared by sequentially forming a CuO layer and a conductive oxide layer containing CaCu 3 Ru 4 O 12 on the surface of a silicon nitride substrate.
The CuO layer was formed using the same CuO paste as in Example 6. The conductive oxide layer was formed using the same CaCu3Ru4O12 paste (conductive oxide layer-forming material) containing 30 % by volume of CuO as in Example 1 .

はじめに、上記CuOペーストを、窒化珪素基板の表面に塗布し、その後、実施例6と同様の操作を行って、CuO膜を形成した。
次に、上記30体積%CuO含有CaCuRu12ペーストを、CuO膜の表面に塗布し、その後、実施例1と同様の操作を行って、導電性酸化物焼結膜を形成し、複合体(D4)を得た。
First, the CuO paste was applied to the surface of a silicon nitride substrate, and then the same operation as in Example 6 was carried out to form a CuO film.
Next, the CaCu 3 Ru 4 O 12 paste containing 30% by volume of CuO was applied to the surface of the CuO film, and then the same operation as in Example 1 was carried out to form a conductive oxide sintered film, thereby obtaining a composite (D4).

得られた複合体(D4)における導電性酸化物焼結膜のX線回折パターンを図18に示す。
これによると、導電性酸化物層形成材料に含まれたCaCuRu12を反映する回折ピークが見られず、RuOを反映する回折ピークが見られることから、このCaCuRu12の全てが分解したことが分かる。従って、CuOのみの場合は、窒化珪素基板と導電性酸化物材料CaCuRu12との間で生じる化学反応を抑制する安定化層としての効果が発揮されないことが分かる。
The X-ray diffraction pattern of the conductive oxide sintered film in the obtained composite (D4) is shown in FIG.
This shows that no diffraction peaks reflecting CaCu3Ru4O12 contained in the conductive oxide layer-forming material are observed, but diffraction peaks reflecting RuO2 are observed, which indicates that all of this CaCu3Ru4O12 has decomposed. Therefore, it is clear that when only CuO is present, it does not exert its effect as a stabilizing layer that suppresses the chemical reaction that occurs between the silicon nitride substrate and the conductive oxide material CaCu3Ru4O12 .

(実施例7)
本例では、窒化珪素基板に、Co粒子及びAl粒子を含有するペースト(AlCoOを含む安定化層の形成材料)を印刷、加熱焼結してAlCoO膜を形成させ、その後、このAlCoO膜の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12を印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C7)」という)を作製し、その評価を行った。
Example 7
In this example, a paste containing Co3O4 particles and Al2O3 particles (a material for forming a stabilizing layer containing Al2CoO4 ) was printed on a silicon nitride substrate, followed by heat sintering to form an Al2CoO4 film. Then, CaCu3Ru4O12 containing 30% by volume of CuO was printed on the surface of this Al2CoO4 film , followed by heat sintering to produce a composite (hereinafter referred to as " composite (C7)") in which a stabilizing layer containing the compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化珪素基板の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。Co粒子及びAl粒子を、Coの含有量が44質量%となるように混合し、44質量%Co含有Al混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合することにより、安定化層形成材料である44質量%Co含有Alペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer-forming material printed on the surface of a silicon nitride substrate. Co3O4 particles and Al2O3 particles were mixed so that the Co3O4 content was 44 mass% to obtain a 44 mass% Co3O4 - containing Al2O3 mixed powder. The resulting mixed powder was then mixed with a dispersion medium primarily composed of terpineol to obtain a 44 mass% Co3O4 - containing Al2O3 paste , which is the stabilization layer - forming material.

その後、得られたペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 The resulting paste (stabilizing layer forming material) was then applied to the surface of the silicon nitride substrate by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱してCoとAlとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化珪素基板の表面に密着した積層物を得た。 Next, the obtained paste film was heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 1000°C in air for 2 hours to react and sinter Co3O4 and Al2O3 , thereby obtaining a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the silicon nitride substrate.

得られた積層物の焼結膜のX線回折パターンを図19に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化珪素の回折ピークに加え、AlCoOの回折ピークを有し、スピネル構造を有することが分かった。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of the resulting laminate is shown in FIG.
According to this, the diffraction pattern had diffraction peaks of Al 2 CoO 4 in addition to the diffraction peaks of silicon nitride that constitutes the substrate, and it was found that the substrate had a spinel structure.

その後、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)をスクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板に形成したAlCoO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。 Thereafter, a CaCu3Ru4O12 paste containing 30% by volume of CuO (a conductive oxide layer forming material) was applied by screen printing to the surface of the Al2CoO4 film formed on the silicon nitride substrate using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

次に、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱して焼結させ、窒化珪素基板の表面に、AlCoO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(C7)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated and sintered in air at 1000°C for 2 hours to produce a composite (C7 ) having, in order on the surface of a silicon nitride substrate, four layers of Al2CoO and twelve layers of CaCu3Ru4O containing 30% by volume of CuO.

得られた複合体(C7)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターン(図示せず)から、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かった。また、RuOに由来するピークが見られたが、極微量であった。尚、このRuOは、CaCuRu12と、AlCoOとの反応ではなく、例えば、CaCuRu12膜を、直接、焼結可能な酸化アルミニウム基板上に形成したものを、高温で加熱し、焼結しても生じるものである。 The X-ray diffraction pattern (not shown) of the sintered film of the resulting composite (C7) containing 30 % CuO by volume , CaCu3Ru4O12 , showed that most of the CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. Furthermore, a peak attributable to RuO2 was observed, but only in trace amounts. This RuO2 is not the result of a reaction between CaCu3Ru4O12 and Al2CoO4 , but is also produced, for example, by forming a CaCu3Ru4O12 film directly on a sinterable aluminum oxide substrate and then heating and sintering it at a high temperature .

(実施例8)
本例では、窒化珪素基板に、MgO粒子及びAl粒子を含有するペースト(AlMgOを含む安定化層の形成材料)を印刷、加熱焼結してAlMgO膜を形成させ、その後、このAlMgO膜の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12を印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C8)」という)を作製し、その評価を行った。
(Example 8)
In this example, a paste containing MgO particles and Al 2 O 3 particles (a material for forming a stabilizing layer containing Al 2 MgO 4 ) was printed on a silicon nitride substrate, followed by heat sintering to form an Al 2 MgO 4 film. Then, CaCu 3 Ru 4 O 12 containing 30% by volume of CuO was printed on the surface of this Al 2 MgO 4 film, followed by heat sintering to produce a composite (hereinafter referred to as "composite (C8)") in which a stabilizing layer containing the compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化珪素基板の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。MgO粒子及びAl粒子を、MgOの含有量が28質量%となるように混合し、28質量%MgO含有Al混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合することにより、安定化層形成材料である28質量%MgO含有Alペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer-forming material printed on the surface of a silicon nitride substrate. MgO particles and Al2O3 particles were mixed so that the MgO content was 28 mass% to obtain a 28 mass% MgO-containing Al2O3 mixed powder. Next, the resulting mixed powder was mixed with a dispersion medium mainly composed of terpineol to obtain a 28 mass% MgO-containing Al2O3 paste, which is the stabilization layer-forming material.

その後、得られたペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 The resulting paste (stabilizing layer forming material) was then applied to the surface of the silicon nitride substrate by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1100℃で2時間加熱してMgOとAlとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化珪素基板の表面に密着した積層物を得た。 Next, the obtained paste film was heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then the temperature was further increased to 1100°C for 2 hours in air to react and sinter the MgO and Al2O3 , thereby obtaining a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the silicon nitride substrate.

得られた積層物の焼結膜のX線回折パターンを図20に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化珪素の回折ピークに加え、AlMgOの回折ピークを有し、スピネル構造を有することが分かった。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of the resulting laminate is shown in FIG.
According to this, the diffraction pattern had diffraction peaks of Al 2 MgO 4 in addition to the diffraction peaks of silicon nitride that constitutes the substrate, and it was found that the substrate had a spinel structure.

その後、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)をスクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板に形成したAlMgO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。 Thereafter, a CaCu3Ru4O12 paste containing 30% by volume of CuO (a conductive oxide layer forming material) was applied by screen printing to the surface of the Al2MgO4 film formed on the silicon nitride substrate using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

次に、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱して焼結させ、窒化珪素基板の表面に、AlMgO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(C8)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated and sintered in air at 1000°C for 2 hours to produce a composite (C8 ) having, in order on the surface of a silicon nitride substrate, four layers of Al2MgO and twelve layers of CaCu3Ru4O containing 30% by volume of CuO.

得られた複合体(C8)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターン(図示せず)から、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かった。また、RuOに由来するピークが見られたが、微量であった。尚、このRuOは、CaCuRu12と、AlMgOとの反応ではなく、例えば、CaCuRu12膜を、直接、焼結可能な酸化アルミニウム基板上に形成したものを、高温で加熱し、焼結しても生じるものである。 The X-ray diffraction pattern (not shown) of the sintered film of the resulting composite (C8) containing 30 % CuO by volume , CaCu3Ru4O12 , showed that most of the CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. Furthermore, a peak attributable to RuO2 was observed, but only in trace amounts. This RuO2 is not the result of a reaction between CaCu3Ru4O12 and Al2MgO4 , but is also produced, for example, by forming a CaCu3Ru4O12 film directly on a sinterable aluminum oxide substrate and then heating and sintering it at a high temperature .

(実施例9)
本例では、窒化珪素基板に、ZnO粒子及びAl粒子を含有するペースト(AlMgOを含む安定化層の形成材料)を印刷、加熱焼結してAlZnO膜を形成させ、その後、このAlZnO膜の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12を印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C9)」という)を作製し、その評価を行った。
Example 9
In this example, a paste containing ZnO particles and Al 2 O 3 particles (a material for forming a stabilizing layer containing Al 2 MgO 4 ) was printed on a silicon nitride substrate, followed by heat sintering to form an Al 2 ZnO 4 film. Then, CaCu 3 Ru 4 O 12 containing 30% by volume of CuO was printed on the surface of this Al 2 ZnO 4 film, followed by heat sintering to produce a composite (hereinafter referred to as "composite (C9)") in which a stabilizing layer containing the compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化珪素基板の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。ZnO粒子及びAl粒子を、ZnOの含有量が44質量%となるように混合し、44質量%ZnO含有Al混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合することにより、安定化層形成材料である44質量%ZnO含有Alペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer-forming material printed on the surface of a silicon nitride substrate. ZnO particles and Al2O3 particles were mixed so that the ZnO content was 44 mass% to obtain a 44 mass% ZnO-containing Al2O3 mixed powder. The resulting mixed powder was then mixed with a dispersion medium primarily composed of terpineol to obtain a 44 mass% ZnO - containing Al2O3 paste, which is the stabilization layer-forming material.

その後、得られたペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 The resulting paste (stabilizing layer forming material) was then applied to the surface of the silicon nitride substrate by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱してZnOとAlとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化珪素基板の表面に密着した積層物を得た。 Next, the obtained paste film was heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 1000°C in air for 2 hours to react and sinter the ZnO and Al2O3 , thereby obtaining a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the silicon nitride substrate.

得られた積層物の焼結膜のX線回折パターンを図21に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化珪素の回折ピークに加え、AlZnOの回折ピークを有し、スピネル構造を有することが分かった。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of the obtained laminate is shown in FIG.
According to this, the diffraction pattern had diffraction peaks of Al 2 ZnO 4 in addition to the diffraction peaks of silicon nitride that constitutes the substrate, and it was found that the substrate had a spinel structure.

その後、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)をスクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板に形成したAlZnO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。 Thereafter, a CaCu3Ru4O12 paste containing 30% by volume of CuO (a conductive oxide layer forming material) was applied by screen printing to the surface of the Al2ZnO4 film formed on the silicon nitride substrate using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

次に、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱して焼結させ、窒化珪素基板の表面に、AlZnO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(C9)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated and sintered in air at 1000°C for 2 hours to produce a composite (C9 ) having, in order on the surface of a silicon nitride substrate, four layers of Al2ZnO and twelve layers of CaCu3Ru4O containing 30% by volume of CuO.

得られた複合体(C9)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターン(図示せず)から、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かった。また、RuOに由来するピークが見られたが、微量であった。尚、このRuOは、CaCuRu12と、AlZnOとの反応ではなく、例えば、CaCuRu12膜を、直接、焼結可能な酸化アルミニウム基板上に形成したものを、高温で加熱し、焼結しても生じるものである。 The X-ray diffraction pattern (not shown) of the sintered film of the resulting composite (C9) containing 30 % CuO by volume , CaCu3Ru4O12 , showed that most of the CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. Furthermore, a peak attributable to RuO2 was observed, but only in trace amounts. This RuO2 is not the result of a reaction between CaCu3Ru4O12 and Al2ZnO4 , but is also produced, for example, by forming a CaCu3Ru4O12 film directly on a sinterable aluminum oxide substrate and then heating and sintering it at a high temperature .

(実施例10)
本例では、窒化珪素基板に、Co粒子及びFe粒子を含有するペースト(FeCOを含む安定化層の形成材料)を印刷、加熱焼結してFeCoO膜を形成させ、その後、このFeCoO膜の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12を印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C10)」という)を作製し、その評価を行った。
Example 10
In this example, a paste containing Co3O4 particles and Fe2O3 particles (a material for forming a stabilization layer containing Fe2CO4 ) was printed on a silicon nitride substrate, and the paste was heated and sintered to form an Fe2CoO4 film. Then, CaCu3Ru4O12 containing 30% by volume of CuO was printed on the surface of the Fe2CoO4 film , and the paste was heated and sintered to produce a composite ( hereinafter referred to as "composite (C10)") in which a stabilization layer containing the compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化珪素基板の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。Co粒子及びFe粒子を、Coの含有量が33質量%となるように混合し、33質量%Co含有Fe混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合することにより、安定化層形成材料である33質量%Co含有Feペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer-forming material printed on the surface of a silicon nitride substrate. Co3O4 particles and Fe2O3 particles were mixed so that the Co3O4 content was 33 mass% to obtain a 33 mass% Co3O4 - containing Fe2O3 mixed powder. The resulting mixed powder was then mixed with a dispersion medium primarily composed of terpineol to obtain a 33 mass% Co3O4 - containing Fe2O3 paste , which is the stabilization layer-forming material.

その後、得られたペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 The resulting paste (stabilizing layer forming material) was then applied to the surface of the silicon nitride substrate by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱してCoとFeとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化珪素基板の表面に密着した積層物を得た。 The resulting paste film was then heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then heated further to 1000°C for 2 hours in air to react and sinter Co3O4 and Fe2O3 , resulting in a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the silicon nitride substrate.

得られた積層物の焼結膜のX線回折パターンを図22に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化珪素の回折ピークに加え、FeCoOの回折ピークを有し、スピネル構造を有することが分かった。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of the resulting laminate is shown in FIG.
According to this, the diffraction pattern had a diffraction peak of Fe 2 CoO 4 in addition to the diffraction peak of silicon nitride constituting the substrate, and it was found that the substrate had a spinel structure.

その後、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)をスクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板に形成したFeCoO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。 Thereafter, a CaCu3Ru4O12 paste containing 30% by volume of CuO (a conductive oxide layer forming material) was applied by screen printing to the surface of the Fe2CoO4 film formed on the silicon nitride substrate using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

次に、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中950℃で2時間加熱して焼結させ、窒化珪素基板の表面に、FeCoO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(C10)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and the temperature was further increased to 950°C for 2 hours for sintering, producing a composite (C10 ) having, in order, four layers of Fe2CoO and twelve layers of CaCu3Ru4O containing 30% by volume of CuO on the surface of a silicon nitride substrate.

得られた複合体(C10)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターン(図示せず)から、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かった。また、RuOに由来するピークが見られたが、微量であった。尚、このRuOは、CaCuRu12と、FeCoOとの反応ではなく、例えば、CaCuRu12膜を、直接、焼結可能な酸化アルミニウム基板上に形成したものを、高温で加熱し、焼結しても生じるものである。 The X-ray diffraction pattern (not shown) of the sintered film of the resulting composite (C10) containing 30 % CuO by volume , CaCu3Ru4O12 , showed that most of the CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. Furthermore, a peak attributable to RuO2 was observed, but only in trace amounts. This RuO2 is not the result of a reaction between CaCu3Ru4O12 and Fe2CoO4 , but is also produced, for example, by forming a CaCu3Ru4O12 film directly on a sinterable aluminum oxide substrate and then heating and sintering it at a high temperature .

(実施例11)
本例では、窒化珪素基板に、CuO粒子及びFe粒子を含有するペースト(FeCuOを含む安定化層の形成材料)を印刷、加熱焼結してFeCuO膜を形成させ、その後、このFeCuO膜の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12を印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C11)」という)を作製し、その評価を行った。
Example 11
In this example, a paste containing CuO particles and Fe2O3 particles (a material for forming a stabilization layer containing Fe2CuO4 ) was printed on a silicon nitride substrate, and the paste was heated and sintered to form an Fe2CuO4 film. Then, CaCu3Ru4O12 containing 30% by volume of CuO was printed on the surface of the Fe2CuO4 film , and the paste was heated and sintered to produce a composite ( hereinafter referred to as " composite (C11)") in which a stabilization layer containing the compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化珪素基板の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。CuO粒子及びFe粒子を、CuOの含有量が33質量%となるように混合し、33質量%CuO含有Fe混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合することにより、安定化層形成材料である33質量%CuO含有Feペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer-forming material printed on the surface of a silicon nitride substrate. CuO particles and Fe2O3 particles were mixed so that the CuO content was 33% by mass to obtain a 33% by mass CuO -containing Fe2O3 mixed powder. Next, the resulting mixed powder was mixed with a dispersion medium mainly composed of terpineol to obtain a 33% by mass CuO -containing Fe2O3 paste, which is the stabilization layer-forming material.

その後、得られたペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 The resulting paste (stabilizing layer forming material) was then applied to the surface of the silicon nitride substrate by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱してCuOとFeとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化珪素基板の表面に密着した積層物を得た。 Next, the obtained paste film was heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 1000°C in air for 2 hours to react and sinter CuO and Fe2O3 , thereby obtaining a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the silicon nitride substrate.

得られた積層物の焼結膜のX線回折パターンを図23に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化珪素の回折ピークに加え、FeCuOの回折ピークを有し、スピネル構造を有することが分かった。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of the resulting laminate is shown in FIG.
According to this, the diffraction pattern had a diffraction peak of Fe 2 CuO 4 in addition to the diffraction peak of silicon nitride constituting the substrate, and it was found that the substrate had a spinel structure.

その後、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)をスクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板に形成したFeCuO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。 Thereafter, a CaCu3Ru4O12 paste containing 30% by volume of CuO (a conductive oxide layer forming material) was applied by screen printing to the surface of the Fe2CuO4 film formed on the silicon nitride substrate using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

次に、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中950℃で2時間加熱して焼結させ、窒化珪素基板の表面に、FeCuO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(C11)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 950°C for 2 hours for sintering, producing a composite (C11 ) having, in order, four layers of Fe2CuO and twelve layers of CaCu3Ru4O containing 30% by volume of CuO on the surface of a silicon nitride substrate.

得られた複合体(C11)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターン(図示せず)から、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かった。また、RuOに由来するピークが見られたが、微量であった。尚、このRuOは、CaCuRu12と、FeCuOとの反応ではなく、例えば、CaCuRu12膜を、直接、焼結可能な酸化アルミニウム基板上に形成したものを、高温で加熱し、焼結しても生じるものである。 The X-ray diffraction pattern (not shown) of the sintered film of the resulting composite (C11) containing 30 % CuO by volume , CaCu3Ru4O12 , showed that most of the CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. Furthermore, a peak attributable to RuO2 was observed, but only in trace amounts. This RuO2 is not the result of a reaction between CaCu3Ru4O12 and Fe2CuO4 , but is also produced, for example, by forming a CaCu3Ru4O12 film directly on a sinterable aluminum oxide substrate and then heating and sintering it at a high temperature .

(実施例12)
本例では、窒化珪素基板に、MgO粒子及びFe粒子を含有するペースト(FeMgOを含む安定化層の形成材料)を印刷、加熱焼結してFeMgO膜を形成させ、その後、このFeMgO膜の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12を印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C12)」という)を作製し、その評価を行った。
Example 12
In this example, a paste containing MgO particles and Fe2O3 particles (a material for forming a stabilizing layer containing Fe2MgO4 ) was printed on a silicon nitride substrate, and the paste was heated and sintered to form an Fe2MgO4 film. Then, CaCu3Ru4O12 containing 30 % by volume of CuO was printed on the surface of the Fe2MgO4 film , and the paste was heated and sintered to produce a composite (hereinafter referred to as " composite ( C12 )") in which a stabilizing layer containing the compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化珪素基板の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。MgO粒子及びFe粒子を、MgOの含有量が20質量%となるように混合し、20質量%MgO含有Fe混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合することにより、安定化層形成材料である20質量%MgO含有Feペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer-forming material printed on the surface of a silicon nitride substrate. MgO particles and Fe2O3 particles were mixed so that the MgO content was 20 mass% to obtain a 20 mass% MgO-containing Fe2O3 mixed powder. Next, the resulting mixed powder was mixed with a dispersion medium mainly composed of terpineol to obtain a 20 mass% MgO -containing Fe2O3 paste, which is the stabilization layer-forming material.

その後、得られたペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 The resulting paste (stabilizing layer forming material) was then applied to the surface of the silicon nitride substrate by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱してMgOとFeとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化珪素基板の表面に密着した積層物を得た。 Next, the obtained paste film was heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 1000°C in air for 2 hours to react and sinter the MgO and Fe2O3 , thereby obtaining a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the silicon nitride substrate.

得られた積層物の焼結膜のX線回折パターンを図24に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化珪素の回折ピークに加え、FeMgOの回折ピークを有し、スピネル構造を有することが分かった。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of the obtained laminate is shown in FIG.
According to this, the diffraction pattern had a diffraction peak of Fe 2 MgO 4 in addition to the diffraction peak of silicon nitride that constitutes the substrate, and it was found that the substrate had a spinel structure.

その後、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)をスクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板に形成したFeMgO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。 Thereafter, a CaCu3Ru4O12 paste containing 30% by volume of CuO (a conductive oxide layer forming material) was applied by screen printing to the surface of the Fe2MgO4 film formed on the silicon nitride substrate using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

次に、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱して焼結させ、窒化珪素基板の表面に、FeMgO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(C12)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and the temperature was further increased to 1000°C for 2 hours for sintering, producing a composite (C12) having, in order, four layers of Fe2MgO and twelve layers of CaCu3Ru4O containing 30 % by volume of CuO on the surface of a silicon nitride substrate.

得られた複合体(C12)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターン(図示せず)から、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かった。また、RuOに由来するピークが見られたが、微量であった。尚、このRuOは、CaCuRu12と、FeMgOとの反応ではなく、例えば、CaCuRu12膜を、直接、焼結可能な酸化アルミニウム基板上に形成したものを、高温で加熱し、焼結しても生じるものである。 The X-ray diffraction pattern (not shown) of the sintered film of the resulting composite (C12) containing 30 % CuO by volume , CaCu3Ru4O12 , showed that most of the CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. Furthermore, a peak attributable to RuO2 was observed, but only in trace amounts. This RuO2 is not the result of a reaction between CaCu3Ru4O12 and Fe2MgO4 , but is also produced, for example, by forming a CaCu3Ru4O12 film directly on a sinterable aluminum oxide substrate and then heating and sintering it at a high temperature .

(実施例13)
本例では、窒化珪素基板に、ZnO粒子及びFe粒子を含有するペースト(FeZnOを含む安定化層の形成材料)を印刷、加熱焼結してFeZnO膜を形成させ、その後、このFeZnO膜の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12を印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C13)」という)を作製し、その評価を行った。
Example 13
In this example, a paste containing ZnO particles and Fe2O3 particles (a material for forming a stabilization layer containing Fe2ZnO4 ) was printed on a silicon nitride substrate, and the paste was heated and sintered to form an Fe2ZnO4 film. Then, CaCu3Ru4O12 containing 30 % by volume of CuO was printed on the surface of the Fe2ZnO4 film , and the paste was heated and sintered to produce a composite (hereinafter referred to as " composite ( C13 )") in which a stabilization layer containing the compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化珪素基板の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。ZnO粒子及びFe粒子を、ZnOの含有量が34質量%となるように混合し、34質量%ZnO含有Fe混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合することにより、安定化層形成材料である34質量%ZnO含有Feペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer-forming material printed on the surface of a silicon nitride substrate. ZnO particles and Fe2O3 particles were mixed so that the ZnO content was 34 mass% to obtain a 34 mass% ZnO-containing Fe2O3 mixed powder. The resulting mixed powder was then mixed with a dispersion medium primarily composed of terpineol to obtain a 34 mass% ZnO - containing Fe2O3 paste, which is the stabilization layer-forming material.

その後、得られたペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 The resulting paste (stabilizing layer forming material) was then applied to the surface of the silicon nitride substrate by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱してZnOとFeとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化珪素基板の表面に密着した積層物を得た。 Next, the obtained paste film was heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 1000°C in air for 2 hours to react and sinter the ZnO and Fe2O3 , thereby obtaining a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the silicon nitride substrate.

得られた積層物の焼結膜のX線回折パターンを図25に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化珪素の回折ピークに加え、FeZnOの回折ピークを有し、スピネル構造を有することが分かった。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of the obtained laminate is shown in FIG.
According to this, it was found that the diffraction pattern had a diffraction peak of Fe 2 ZnO 4 in addition to the diffraction peak of silicon nitride constituting the substrate, and had a spinel structure.

その後、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)をスクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板に形成したFeZnO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。 Thereafter, a CaCu3Ru4O12 paste containing 30% by volume of CuO (a conductive oxide layer forming material) was applied by screen printing to the surface of the Fe2ZnO4 film formed on the silicon nitride substrate using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

次に、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中950℃で2時間加熱して焼結させ、窒化珪素基板の表面に、FeZnO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(C13)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and the temperature was further increased to 950°C for 2 hours for sintering, producing a composite (C13 ) having, in order, four layers of Fe2ZnO and twelve layers of CaCu3Ru4O containing 30% by volume of CuO on the surface of a silicon nitride substrate.

得られた複合体(C13)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターン(図示せず)から、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かった。また、RuOに由来するピークが見られたが、微量であった。尚、このRuOは、CaCuRu12と、FeZnOとの反応ではなく、例えば、CaCuRu12膜を、直接、焼結可能な酸化アルミニウム基板上に形成したものを、高温で加熱し、焼結しても生じるものである。 The X-ray diffraction pattern (not shown) of the sintered film of the resulting composite (C13) containing 30 % CuO by volume , CaCu3Ru4O12 , showed that most of the CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. Furthermore, a peak attributable to RuO2 was observed, but only in trace amounts. This RuO2 is not the result of a reaction between CaCu3Ru4O12 and Fe2ZnO4 , but is also produced, for example, by forming a CaCu3Ru4O12 film directly on a sinterable aluminum oxide substrate and then heating and sintering it at a high temperature .

(実施例14)
本例では、窒化珪素基板に、Co粒子及びGa粒子を含有するペースト(GaCoOを含む安定化層の形成材料)を印刷、加熱焼結してGaCoO膜を形成させ、その後、このGaCoO膜の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12を印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C14)」という)を作製し、その評価を行った。
Example 14
In this example, a paste containing Co3O4 particles and Ga2O3 particles (a material for forming a stabilization layer containing Ga2CoO4 ) was printed on a silicon nitride substrate, and the paste was heated and sintered to form a Ga2CoO4 film. Then, CaCu3Ru4O12 containing 30% by volume of CuO was printed on the surface of the Ga2CoO4 film , and the paste was heated and sintered to produce a composite ( hereinafter referred to as "composite (C14)") in which a stabilization layer containing the compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化珪素基板の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。Co粒子及びGa粒子を、Coの含有量が30質量%となるように混合し、30質量%Co含有Ga混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合することにより、安定化層形成材料である30質量%Co含有Gaペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer-forming material printed on the surface of a silicon nitride substrate. Co3O4 particles and Ga2O3 particles were mixed so that the Co3O4 content was 30 mass% to obtain a 30 mass% Co3O4 -containing Ga2O3 mixed powder. The resulting mixed powder was then mixed with a dispersion medium primarily composed of terpineol to obtain a 30 mass% Co3O4 - containing Ga2O3 paste , which is the stabilization layer - forming material.

その後、得られたペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 The resulting paste (stabilizing layer forming material) was then applied to the surface of the silicon nitride substrate by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱してCoとGaとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化珪素基板の表面に密着した積層物を得た。 Next, the obtained paste film was heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 1000°C in air for 2 hours to react and sinter Co3O4 and Ga2O3 , thereby obtaining a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the silicon nitride substrate.

得られた積層物の焼結膜のX線回折パターンを図26に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化珪素の回折ピークに加え、GaCoOの回折ピークを有し、スピネル構造を有することが分かった。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of the obtained laminate is shown in FIG.
According to this, the diffraction pattern has diffraction peaks of Ga 2 CoO 4 in addition to diffraction peaks of silicon nitride constituting the substrate, and it was found that the substrate has a spinel structure.

その後、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)をスクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板に形成したGaCoO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。 Thereafter, a CaCu3Ru4O12 paste containing 30% by volume of CuO (a conductive oxide layer forming material) was applied by screen printing to the surface of the Ga2CoO4 film formed on the silicon nitride substrate using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

次に、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱して焼結させ、窒化珪素基板の表面に、GaCoO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(C14)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and the temperature was further increased to 1000°C for 2 hours for sintering, producing a composite ( C14 ) having, in order on the surface of a silicon nitride substrate, four layers of Ga2CoO and twelve layers of CaCu3Ru4O containing 30% by volume of CuO.

得られた複合体(C14)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターン(図示せず)から、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かった。また、RuOに由来するピークが見られたが、微量であった。尚、このRuOは、CaCuRu12と、GaCoOとの反応ではなく、例えば、CaCuRu12膜を、直接、焼結可能な酸化アルミニウム基板上に形成したものを、高温で加熱し、焼結しても生じるものである。 The X-ray diffraction pattern (not shown) of the sintered film of the resulting composite (C14) containing 30 % CuO by volume , CaCu3Ru4O12 , showed that most of the CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. Furthermore, a peak attributable to RuO2 was observed, but only in trace amounts. This RuO2 is not the result of a reaction between CaCu3Ru4O12 and Ga2CoO4 , but is also produced, for example, by directly forming a CaCu3Ru4O12 film on a sinterable aluminum oxide substrate and then heating and sintering it at a high temperature .

(実施例15)
本例では、窒化珪素基板に、CuO粒子及びGa粒子を含有するペースト(GaCuOを含む安定化層の形成材料)を印刷、加熱焼結してGaCuO膜を形成させ、その後、このGaCuO膜の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12を印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C15)」という)を作製し、その評価を行った。
Example 15
In this example, a paste containing CuO particles and Ga2O3 particles (a material for forming a stabilization layer containing Ga2CuO4 ) was printed on a silicon nitride substrate, and the paste was heated and sintered to form a Ga2CuO4 film. Then, CaCu3Ru4O12 containing 30 % by volume of CuO was printed on the surface of the Ga2CuO4 film , and the paste was heated and sintered to produce a composite (hereinafter referred to as " composite (C15)") in which a stabilization layer containing the compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化珪素基板の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。CuO粒子及びGa粒子を、CuOの含有量が30質量%となるように混合し、30質量%CuO含有Ga混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合することにより、安定化層形成材料である30質量%CuO含有Gaペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer-forming material printed on the surface of a silicon nitride substrate. CuO particles and Ga2O3 particles were mixed so that the CuO content was 30% by mass to obtain a 30% by mass CuO -containing Ga2O3 mixed powder. Next, the resulting mixed powder was mixed with a dispersion medium mainly composed of terpineol to obtain a 30% by mass CuO -containing Ga2O3 paste, which is the stabilization layer-forming material.

その後、得られたペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 The resulting paste (stabilizing layer forming material) was then applied to the surface of the silicon nitride substrate by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱してCuOとGaとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化珪素基板の表面に密着した積層物を得た。 Next, the obtained paste film was heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 1000°C in air for 2 hours to react and sinter CuO and Ga2O3 , thereby obtaining a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the silicon nitride substrate.

得られた積層物の焼結膜のX線回折パターンを図27に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化珪素の回折ピークに加え、GaCuOの回折ピークを有し、スピネル構造を有することが分かった。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of the obtained laminate is shown in FIG.
According to this, the diffraction pattern had diffraction peaks of Ga 2 CuO 4 in addition to diffraction peaks of silicon nitride constituting the substrate, and it was found that the substrate had a spinel structure.

その後、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)をスクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板に形成したGaCuO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。 Thereafter, a CaCu3Ru4O12 paste containing 30% by volume of CuO (a conductive oxide layer forming material) was applied by screen printing to the surface of the Ga2CuO4 film formed on the silicon nitride substrate using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

次に、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中950℃で2時間加熱して焼結させ、窒化珪素基板の表面に、GaCuO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(C15)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 950°C for 2 hours for sintering, producing a composite (C15 ) having, in order on the surface of a silicon nitride substrate, four layers of Ga2CuO and twelve layers of CaCu3Ru4O containing 30% by volume of CuO.

得られた複合体(C15)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターン(図示せず)から、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かった。また、RuOに由来するピークが見られたが、微量であった。尚、このRuOは、CaCuRu12と、GaCuOとの反応ではなく、例えば、CaCuRu12膜を、直接、焼結可能な酸化アルミニウム基板上に形成したものを、高温で加熱し、焼結しても生じるものである。 The X-ray diffraction pattern (not shown) of the sintered film of the resulting composite (C15) containing 30 % CuO by volume , CaCu3Ru4O12 , showed that most of the CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. Furthermore, a peak attributable to RuO2 was observed, but only in trace amounts. This RuO2 is not the result of a reaction between CaCu3Ru4O12 and Ga2CuO4 , but is also produced, for example, by forming a CaCu3Ru4O12 film directly on a sinterable aluminum oxide substrate and then heating and sintering it at a high temperature .

(実施例16)
本例では、窒化珪素基板に、MgO粒子及びGa粒子を含有するペースト(GaMgOを含む安定化層の形成材料)を印刷、加熱焼結してGaMgO膜を形成させ、その後、このGaMgO膜の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12を印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C16)」という)を作製し、その評価を行った。
Example 16
In this example, a paste containing MgO particles and Ga2O3 particles (a material for forming a stabilization layer containing Ga2MgO4 ) was printed on a silicon nitride substrate, and the paste was heated and sintered to form a Ga2MgO4 film. Then, CaCu3Ru4O12 containing 30 % by volume of CuO was printed on the surface of the Ga2MgO4 film , and the paste was heated and sintered to produce a composite (hereinafter referred to as " composite ( C16 )") in which a stabilization layer containing the compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化珪素基板の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。MgO粒子及びGa粒子を、MgOの含有量が18質量%となるように混合し、18質量%MgO含有Ga混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合することにより、安定化層形成材料である18質量%MgO含有Gaペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer-forming material printed on the surface of a silicon nitride substrate. MgO particles and Ga2O3 particles were mixed so that the MgO content was 18% by mass to obtain a Ga2O3 mixed powder containing 18% by mass of MgO . The resulting mixed powder was then mixed with a dispersion medium containing terpineol as the main component to obtain a stabilization layer-forming material, a Ga2O3 paste containing 18% by mass of MgO.

その後、得られたペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 The resulting paste (stabilizing layer forming material) was then applied to the surface of the silicon nitride substrate by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1100℃で2時間加熱してMgOとGaとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化珪素基板の表面に密着した積層物を得た。 Next, the obtained paste film was heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 1100°C in air for 2 hours to react and sinter the MgO and Ga2O3 , thereby obtaining a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the silicon nitride substrate.

得られた積層物の焼結膜のX線回折パターンを図28に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化珪素の回折ピークに加え、GaMgOの回折ピークを有し、スピネル構造を有することが分かった。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of the obtained laminate is shown in FIG.
According to this, the diffraction pattern had diffraction peaks of Ga 2 MgO 4 in addition to diffraction peaks of silicon nitride constituting the substrate, and it was found that the substrate had a spinel structure.

その後、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)をスクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板に形成したGaMgO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。 Thereafter, a CaCu3Ru4O12 paste containing 30% by volume of CuO (a conductive oxide layer forming material) was applied by screen printing to the surface of the Ga2MgO4 film formed on the silicon nitride substrate using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

次に、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱して焼結させ、窒化珪素基板の表面に、GaMgO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(C16)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and the temperature was further increased to 1000°C for 2 hours for sintering, producing a composite (C16 ) having, in order, four layers of Ga2MgO and twelve layers of CaCu3Ru4O containing 30% by volume of CuO on the surface of a silicon nitride substrate.

得られた複合体(C16)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターン(図示せず)から、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かった。また、RuOに由来するピークが見られたが、微量であった。尚、このRuOは、CaCuRu12と、GaMgOとの反応ではなく、例えば、CaCuRu12膜を、直接、焼結可能な酸化アルミニウム基板上に形成したものを、高温で加熱し、焼結しても生じるものである。 The X-ray diffraction pattern (not shown) of the sintered film of the resulting composite (C16) containing 30 % CuO by volume , CaCu3Ru4O12 , showed that most of the CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. Furthermore, a peak attributable to RuO2 was observed, but only in trace amounts. This RuO2 is not the result of a reaction between CaCu3Ru4O12 and Ga2MgO4 , but is also produced, for example, by directly forming a CaCu3Ru4O12 film on a sinterable aluminum oxide substrate and then heating and sintering it at a high temperature .

(実施例17)
本例では、窒化珪素基板に、ZnO粒子及びGa粒子を含有するペースト(GaZnOを含む安定化層の形成材料)を印刷、加熱焼結してGaZnO膜を形成させ、その後、このGaZnO膜の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12を印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C17)」という)を作製し、その評価を行った。
(Example 17)
In this example, a paste containing ZnO particles and Ga2O3 particles (a material for forming a stabilization layer containing Ga2ZnO4 ) was printed on a silicon nitride substrate, and the paste was heated and sintered to form a Ga2ZnO4 film. Then, CaCu3Ru4O12 containing 30 % by volume of CuO was printed on the surface of the Ga2ZnO4 film , and the paste was heated and sintered to produce a composite (hereinafter referred to as " composite (C17)") in which a stabilization layer containing the compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化珪素基板の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。ZnO粒子及びGa粒子を、ZnOの含有量が18質量%となるように混合し、18質量%ZnO含有Ga混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合することにより、安定化層形成材料である18質量%ZnO含有Gaペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer-forming material printed on the surface of a silicon nitride substrate. ZnO particles and Ga2O3 particles were mixed so that the ZnO content was 18% by mass to obtain a Ga2O3 mixed powder containing 18% by mass of ZnO. Next, the resulting mixed powder was mixed with a dispersion medium containing terpineol as the main component to obtain a stabilization layer-forming material, a Ga2O3 paste containing 18% by mass of ZnO.

その後、得られたペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 The resulting paste (stabilizing layer forming material) was then applied to the surface of the silicon nitride substrate by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱してZnOとGaとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化珪素基板の表面に密着した積層物を得た。 Next, the obtained paste film was heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 1000°C in air for 2 hours to react and sinter the ZnO and Ga2O3 , thereby obtaining a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the silicon nitride substrate.

得られた積層物の焼結膜のX線回折パターンを図29に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化珪素の回折ピークに加え、GaZnOの回折ピークを有し、スピネル構造を有することが分かった。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of the obtained laminate is shown in FIG.
According to this, the diffraction pattern has diffraction peaks of Ga 2 ZnO 4 in addition to diffraction peaks of silicon nitride constituting the substrate, and it was found that the substrate has a spinel structure.

その後、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)をスクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化珪素基板に形成したGaZnO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。 Thereafter, a CaCu3Ru4O12 paste containing 30% by volume of CuO (a conductive oxide layer forming material) was applied by screen printing to the surface of the Ga2ZnO4 film formed on the silicon nitride substrate using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

次に、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱して焼結させ、窒化珪素基板の表面に、GaZnO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(C17)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and the temperature was further increased to 1000°C for 2 hours for sintering, producing a composite (C17 ) having, in order, four layers of Ga2ZnO and twelve layers of CaCu3Ru4O containing 30% by volume of CuO on the surface of a silicon nitride substrate.

得られた複合体(C17)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターン(図示せず)から、大部分のCaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かった。また、RuOに由来するピークが見られたが、微量であった。尚、このRuOは、CaCuRu12と、GaZnOとの反応ではなく、例えば、CaCuRu12膜を、直接、焼結可能な酸化アルミニウム基板上に形成したものを、高温で加熱し、焼結しても生じるものである。 The X-ray diffraction pattern (not shown) of the sintered film of the resulting composite (C17) containing 30 % CuO by volume , CaCu3Ru4O12 , showed that most of the CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. Furthermore, a peak attributable to RuO2 was observed, but only in trace amounts. This RuO2 is not the result of a reaction between CaCu3Ru4O12 and Ga2ZnO4 , but is also produced, for example, by directly forming a CaCu3Ru4O12 film on a sinterable aluminum oxide substrate and then heating and sintering it at a high temperature .

(比較例5)
FeCoO層の形成を行わなかったこと以外は、実施例10と同様の操作を行い、窒化珪素基板の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜の形成を試み(950℃焼結)、複合体(以下、「複合体(D5)」という)を得た。
(Comparative Example 5)
The same procedure as in Example 10 was carried out except that the Fe2CoO4 layer was not formed, and an attempt was made to form a 30 volume % CuO-containing CaCu3Ru4O12 sintered film on the surface of a silicon nitride substrate (sintered at 950°C), thereby obtaining a composite (hereinafter referred to as "composite (D5)").

得られた複合体(D5)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターンを図30に示す。
これによると、CaCuRu12の一部が分解し、比較的多量のRuOが生成したことが分かる。
The X-ray diffraction pattern of the CaCu 3 Ru 4 O 12 sintered film containing 30% by volume of CuO in the obtained composite (D5) is shown in FIG.
This shows that part of CaCu 3 Ru 4 O 12 was decomposed and a relatively large amount of RuO 2 was produced.

複合体(D5)において、CaCuRu12の一部が分解した原因について、本発明者らは、以下のように推定している。 The present inventors speculate that the cause of partial decomposition of CaCu 3 Ru 4 O 12 in the composite (D5) is as follows.

1つの原因としては、空気中950℃で2時間の焼結の際に、窒化珪素とCaCuRu12の界面において、窒化珪素がCaCuRu12の酸素を奪い、酸化し、二酸化珪素に変化するためであり、このとき、酸素を奪われたCaCuRu12は、結晶構造を維持できず、分解する。つまり、窒化珪素のような窒化物と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、酸化物を構成する酸素が、窒化物に奪われ、酸化物が結晶構造を維持できず、分解する。 One reason for this is that during sintering in air at 950°C for 2 hours, silicon nitride deprives CaCu3Ru4O12 of oxygen at the interface between the silicon nitride and CaCu3Ru4O12 , oxidizing it and changing it to silicon dioxide, and at this time, CaCu3Ru4O12 , which has lost its oxygen, is unable to maintain its crystal structure and decomposes. In other words, when there is an interface between a nitride such as silicon nitride and an oxide, during heat treatment such as high-temperature sintering in air, the oxygen that constitutes the oxide is deprived by the nitride, and the oxide is unable to maintain its crystal structure and decomposes.

また、1つの原因としては、基板の窒化珪素を構成する珪素と、CaCuRu12を構成するCaとCuが、空気中950℃で2時間の焼結の際に、化学反応を起こし、CaCuSi10等の不純物を形成するためであり、このとき、CaとCuが奪われたCaCuRu12は、結晶構造を維持できず、分解する。つまり、珪素が種々の元素と反応し化合物を形成可能であるために、珪素を含む材料と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、珪素と酸化物を構成する元素が反応し、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する。 One reason for this is that silicon constituting the silicon nitride of the substrate and Ca and Cu constituting CaCu3Ru4O12 undergo a chemical reaction during sintering in air at 950°C for two hours, forming impurities such as CaCuSi4O10 . At this time, CaCu3Ru4O12 , which has lost its Ca and Cu, is unable to maintain its crystalline structure and decomposes . In other words, because silicon can react with various elements to form compounds, in the case of an interface between a silicon-containing material and an oxide, when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in air, the silicon reacts with the elements constituting the oxide, and the oxide, which has lost its constituent elements, is unable to maintain its crystalline structure and decomposes.

さらには、塩基と反応してケイ酸塩を生じる酸性材料である珪素を含む材料と、塩酸と反応して塩化カルシウムを生じるCaや、硝酸と反応して硝酸銅を生じるCuを含む塩基性材料の界面では、反応性が高い材料の組み合わせであるため、その反応により、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する。 Furthermore, at the interface between a material containing silicon, an acidic material that reacts with bases to produce silicates, and a basic material containing Ca, which reacts with hydrochloric acid to produce calcium chloride, or Cu, which reacts with nitric acid to produce copper nitrate, this is a highly reactive combination of materials, and the oxide, which has lost its constituent elements due to this reaction, is unable to maintain its crystalline structure and decomposes.

一方で、窒化珪素基板にFeCoO層を介在させ、導電性酸化物である30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜を形成した実施例10では、CaCuRu12が分解していないことから、比較例5のような、(1)窒化物(窒化珪素)と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、酸化物を構成する酸素が、窒化物に奪われ、酸化物が結晶構造を維持できず、分解する現象、(2)珪素を含む材料と酸化物の界面を持つ場合において、大気中で高温の焼結等の熱処理を行う際に、珪素と酸化物を構成する元素が反応し、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する現象、及び、(3)酸性材料と塩基性材料の界面を持つ場合において、反応性が高い材料の組み合わせであるため、その反応により、構成する元素を奪われた酸化物が、結晶構造を維持できず、分解する現象が、安定化層を構成するFeCoOにより抑制されたことが分かる。 On the other hand, in Example 10, in which an Fe2CoO4 layer was interposed between a silicon nitride substrate and a sintered film of CaCu3Ru4O12 containing 30 % by volume of CuO , which is a conductive oxide, was formed, CaCu3Ru4O12 did not decompose . Therefore, it is believed that the following phenomena, as in Comparative Example 5, occur: (1) when there is an interface between a nitride (silicon nitride) and an oxide, oxygen constituting the oxide is taken by the nitride when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in the atmosphere, and the oxide is unable to maintain its crystal structure and decomposes; (2) when there is an interface between a silicon-containing material and an oxide, elements constituting the oxide react with silicon, and the oxide that has lost its constituent elements is unable to maintain its crystal structure and decomposes when heat treatment such as high-temperature sintering is performed in the atmosphere; and (3) when there is an interface between an acidic material and a basic material, the oxide that has lost its constituent elements due to the reaction is unable to maintain its crystal structure and decomposes because of a combination of highly reactive materials. 4 was found to be suppressed.

(実施例18)
本例では、サファイア基板上に形成した窒化ガリウム(GaN)薄膜表面に、CuO粒子及びAl粒子を含有するペースト(AlCuOを含む安定化層の形成材料)を印刷、加熱焼結してAlCuO膜を形成させ、その後、このAlCuO膜の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12を印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C18)」という)を作製し、その評価を行った。
(Example 18)
In this example, a paste containing CuO particles and Al2O3 particles (a material for forming a stabilizing layer containing Al2CuO4 ) was printed on the surface of a gallium nitride (GaN ) thin film formed on a sapphire substrate, and the paste was heated and sintered to form an Al2CuO4 film. Then, CaCu3Ru4O12 containing 30 % by volume of CuO was printed on the surface of this Al2CuO4 film, and the paste was heated and sintered to produce a composite (hereinafter referred to as "composite ( C18 )") in which a stabilizing layer containing the compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化ガリウム薄膜の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。CuO粒子及びAl粒子を、CuOの含有量が32体積%となるように混合し、32体積%CuO含有Al混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合することにより、安定化層形成材料である32体積%CuO含有Alペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer forming material printed on the surface of the gallium nitride thin film. CuO particles and Al 2 O 3 particles were mixed so that the CuO content was 32 volume % to obtain a 32 volume % CuO-containing Al 2 O 3 mixed powder. Next, the obtained mixed powder was mixed with a dispersion medium mainly composed of terpineol to obtain a 32 volume % CuO-containing Al 2 O 3 paste, which is the stabilization layer forming material.

その後、得られたペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化ガリウム薄膜の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 The resulting paste (stabilizing layer forming material) was then applied to the surface of the gallium nitride thin film by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱してCuOとAlとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化ガリウム薄膜の表面に密着した積層物を得た。 Next, the resulting paste film was heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated to 1000°C in air for 2 hours to react and sinter CuO and Al2O3 , thereby obtaining a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the gallium nitride thin film.

得られた積層物の焼結膜のX線回折パターンを図31に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化ガリウムの回折ピークに加え、AlCuOの回折ピークを有し、スピネル構造を有することが分かった。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of the obtained laminate is shown in FIG.
According to this, the diffraction pattern had diffraction peaks of Al 2 CuO 4 in addition to diffraction peaks of gallium nitride constituting the substrate, and it was found that the substrate had a spinel structure.

その後、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)をスクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化ガリウム薄膜上に形成したAlCuO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。 Thereafter, a CaCu3Ru4O12 paste containing 30% by volume of CuO (a conductive oxide layer forming material) was applied by screen printing to the surface of the Al2CuO4 film formed on the gallium nitride thin film using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

次に、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱して焼結させ、窒化ガリウム薄膜の表面に、AlCuO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(C18)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then further heated and sintered in air at 1000°C for 2 hours to produce a composite (C18 ) having, in order, four layers of Al2CuO and twelve layers of CaCu3Ru4O containing 30% by volume of CuO on the surface of the gallium nitride thin film.

得られた複合体(C18)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターン(図示せず)から、CaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かった。従って、AlCuO層は窒化ガリウム上に30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜を形成する場合においても、窒化珪素上と同様に安定化層としてCaCuRu12の分解を抑制する効果を有する。 From the X -ray diffraction pattern (not shown) of the sintered film of CaCu3Ru4O12 containing 30 volume % CuO in the obtained composite (C18) , it was found that CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. Therefore, even when a sintered film of CaCu3Ru4O12 containing 30 volume % CuO is formed on gallium nitride , the Al2CuO4 layer has the effect of suppressing the decomposition of CaCu3Ru4O12 as a stabilizing layer, similar to that on silicon nitride .

(実施例19)
本例では、サファイア基板上に形成した窒化ガリウム(GaN)薄膜表面に、ZnO粒子及びGa粒子を含有するペースト(GaZnOを含む安定化層の形成材料)を印刷、加熱焼結してGaZnO膜を形成させ、その後、このGaZnO膜の表面に、30体積%CuO含有CaCuRu12を印刷、加熱焼結して、本発明に係る一般式(1)で表される化合物を含む安定化層を、基板と導電性酸化物層との間に介在させた複合体(以下、「複合体(C19)」という)を作製し、その評価を行った。
Example 19
In this example, a paste containing ZnO particles and Ga2O3 particles (a material for forming a stabilization layer containing Ga2ZnO4 ) was printed on the surface of a gallium nitride (GaN ) thin film formed on a sapphire substrate, and the paste was heated and sintered to form a Ga2ZnO4 film. Then, CaCu3Ru4O12 containing 30 % by volume of CuO was printed on the surface of this Ga2ZnO4 film, and the paste was heated and sintered to produce a composite (hereinafter referred to as "composite ( C19 ) " ) in which a stabilization layer containing the compound represented by general formula (1) according to the present invention was interposed between the substrate and the conductive oxide layer, and the composite was evaluated.

はじめに、窒化珪素基板の表面に印刷する安定化層形成材料について、説明する。ZnO粒子及びGa粒子を、ZnOの含有量が18質量%となるように混合し、18質量%ZnO含有Ga混合粉を得た。次いで、得られた混合粉と、テルピネオールを主成分とする分散媒とを混合することにより、安定化層形成材料である18質量%ZnO含有Gaペーストを得た。 First, we will explain the stabilization layer-forming material printed on the surface of a silicon nitride substrate. ZnO particles and Ga2O3 particles were mixed so that the ZnO content was 18% by mass to obtain a Ga2O3 mixed powder containing 18% by mass of ZnO. Next, the resulting mixed powder was mixed with a dispersion medium containing terpineol as the main component to obtain a stabilization layer-forming material, a Ga2O3 paste containing 18% by mass of ZnO.

その後、得られたペースト(安定化層形成材料)を、スクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化ガリウム薄膜の表面に塗布し、ペースト膜を形成した。 The resulting paste (stabilizing layer forming material) was then applied to the surface of the gallium nitride thin film by screen printing using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a paste film.

次に、得られたペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱してZnOとGaとを反応、焼結させることにより、焼結膜が窒化ガリウム薄膜の表面に密着した積層物を得た。 Next, the resulting paste film was heated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and then heated further to 1000°C in air for 2 hours to react and sinter the ZnO and Ga2O3 , resulting in a laminate in which the sintered film was adhered closely to the surface of the gallium nitride thin film.

得られた積層物の焼結膜のX線回折パターンを図32に示す。
これによると、回折パターンは、基板を構成する窒化ガリウムの回折ピークに加え、GaZnOの回折ピークを有し、スピネル構造を有することが分かった。
The X-ray diffraction pattern of the sintered film of the obtained laminate is shown in FIG.
According to this, it was found that the diffraction pattern had a diffraction peak of Ga 2 ZnO 4 in addition to the diffraction peak of gallium nitride that constitutes the substrate, and had a spinel structure.

その後、30体積%CuO含有CaCuRu12ペースト(導電性酸化物層形成材料)をスクリーン印刷により、ゴム製のスキージとステンレスメッシュのスクリーンとを用いて、窒化ガリウム薄膜に形成したGaZnO膜の表面に塗布し、導電性ペースト膜を形成した。 Thereafter, a CaCu3Ru4O12 paste containing 30% by volume of CuO (a conductive oxide layer forming material) was applied by screen printing to the surface of the Ga2ZnO4 film formed on the gallium nitride thin film using a rubber squeegee and a stainless steel mesh screen to form a conductive paste film.

次に、得られた導電性ペースト膜を、空気中200℃で30分間加熱処理することにより、分散媒を除去した。そして、更に昇温し、空気中1000℃で2時間加熱して焼結させ、窒化ガリウム薄膜の表面に、GaZnO層及び30体積%CuO含有CaCuRu12層を、順次、備える複合体(C19)を製造した。 The resulting conductive paste film was then heat-treated in air at 200°C for 30 minutes to remove the dispersion medium, and the temperature was further increased to 1000°C for 2 hours for sintering, producing a composite (C19 ) having, on the surface of the gallium nitride thin film, four layers of Ga2ZnO and twelve layers of CaCu3Ru4O containing 30% by volume of CuO, in that order.

得られた複合体(C19)における30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜のX線回折パターン(図示せず)から、CaCuRu12が、分解することなく焼結されていることが分かった。従って、GaZnO層は窒化ガリウム上に30体積%CuO含有CaCuRu12焼結膜を形成する場合においても、窒化珪素上と同様に安定化層としてCaCuRu12の分解を抑制する効果を有する。 From the X -ray diffraction pattern (not shown) of the sintered film of CaCu3Ru4O12 containing 30 volume % CuO in the obtained composite (C19) , it was found that CaCu3Ru4O12 was sintered without decomposition. Therefore, even when a sintered film of CaCu3Ru4O12 containing 30 volume % CuO is formed on gallium nitride , the Ga2ZnO4 layer has the effect of suppressing the decomposition of CaCu3Ru4O12 as a stabilizing layer, similar to that on silicon nitride .

以上の実施例及び比較例で得られた結果を表1に示す。
The results obtained in the above examples and comparative examples are shown in Table 1.

比較例1と実施例1との対比から、第1無機材料である窒化珪素基板と第2無機材料である30体積%CuO含有CaCuRu12との間に配された、化合物(A)としてAlCuOを含む安定化層によって、第1無機材料と第2無機材料の間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等が抑制され、第1無機材料及び第2無機材料の性質を低下させることなく、構造安定性に優れた複合体となることが分かる。この場合、第1無機材料は窒化物であり、第2無機材料は非窒化物である。また、第1無機材料は珪素を含む化合物であり、第2無機材料は酸化物である。 A comparison between Comparative Example 1 and Example 1 reveals that the stabilization layer containing Al 2 CuO 4 as compound (A), arranged between the first inorganic material (silicon nitride substrate) and the second inorganic material (30% by volume CuO-containing CaCu 3 Ru 4 O 12) , suppresses chemical reactions and element diffusion that may occur between the first inorganic material and the second inorganic material, resulting in a composite with excellent structural stability without degrading the properties of the first and second inorganic materials. In this case, the first inorganic material is a nitride and the second inorganic material is a non-nitride. Furthermore, the first inorganic material is a silicon-containing compound and the second inorganic material is an oxide.

比較例1と、実施例7、実施例8、実施例9、実施例12、実施例14、実施例16及び実施例17との対比から、第1無機材料である窒化珪素基板と第2無機材料である30体積%CuO含有CaCuRu12との間に配された、化合物(A)としてAlCoO、AlMgO、AlZnO、FeMgO、GaCoO、GaMgO、GaZnOのうち何れかを含む安定化層によって、第1無機材料と第2無機材料との間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等が抑制され、第1無機材料及び第2無機材料の性質を低下させることなく、構造安定性に優れた複合体となることが分かる。この場合、第1無機材料は窒化物であり、第2無機材料は非窒化物である。また、第1無機材料は珪素を含む化合物であり、第2無機材料は酸化物である。 Comparison of Comparative Example 1 with Examples 7, 8, 9, 12, 14, 16 and 17 reveals that the stabilization layer containing any of Al 2 CoO 4 , Al 2 MgO 4 , Al 2 ZnO 4 , Fe 2 MgO 4 , Ga 2 CoO 4 , Ga 2 MgO 4 , and Ga 2 ZnO 4 as the compound (A) arranged between the silicon nitride substrate ( first inorganic material ) and the CaCu 3 Ru 4 O 12 containing 30% CuO by volume suppresses chemical reactions, element diffusion , etc. that may occur between the first inorganic material and the second inorganic material, resulting in a composite with excellent structural stability without deteriorating the properties of the first and second inorganic materials. In this case, the first inorganic material is a nitride, and the second inorganic material is a non-nitride. The first inorganic material is a compound containing silicon, and the second inorganic material is an oxide.

比較例5と、実施例10、実施例11、実施例13及び実施例15との対比から、第1無機材料である窒化珪素基板と第2無機材料である30体積%CuO含有CaCuRu12との間に配された、化合物(A)としてFeCoO、FeCuO、FeZnO、GaCuOのうち何れかを含む安定化層によって、第1無機材料と第2無機材料との間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等が抑制され、第1無機材料及び第2無機材料の性質を低下させることなく、構造安定性に優れた複合体となることが分かる。この場合、第1無機材料は窒化物であり、第2無機材料は非窒化物である。また、第1無機材料は珪素を含む化合物であり、第2無機材料は酸化物である。 Comparison of Comparative Example 5 with Examples 10, 11, 13, and 15 reveals that the stabilization layer containing any of Fe2CoO4, Fe2CuO4 , Fe2ZnO4 , and Ga2CuO4 as compound (A) arranged between the silicon nitride substrate (first inorganic material) and the CaCu3Ru4O12 ( 30 % by volume CuO - containing ) suppresses chemical reactions, element diffusion , and the like that may occur between the first inorganic material and the second inorganic material, resulting in a composite with excellent structural stability without degrading the properties of the first and second inorganic materials. In this case, the first inorganic material is a nitride, and the second inorganic material is a non-nitride. Furthermore, the first inorganic material is a silicon-containing compound, and the second inorganic material is an oxide.

比較例2と実施例2との対比から、第1無機材料である二酸化珪素基板と第2無機材料である30体積%CuO含有CaCuRu12との間に配された、化合物(A)としてAlCuOを含む安定化層によって、第1無機材料と第2無機材料との間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等が抑制され、第1無機材料及び第2無機材料の性質を低下させることなく、構造安定性に優れた複合体となることが分かる。この場合、第1無機材料は珪素を含む化合物であり、第2無機材料は酸化物である。また、第1無機材料は塩基と反応して塩を生じる酸性材料であり、第2無機材料は酸と反応して塩を生じる塩基性材料である。 A comparison between Comparative Example 2 and Example 2 reveals that the stabilization layer containing Al2CuO4 as compound (A), disposed between the first inorganic material (a silicon dioxide substrate ) and the second inorganic material (30% by volume CaCu3Ru4O12 ) , suppresses chemical reactions and element diffusion that may occur between the first and second inorganic materials, resulting in a composite with excellent structural stability without degrading the properties of the first and second inorganic materials. In this case, the first inorganic material is a silicon-containing compound, and the second inorganic material is an oxide. Furthermore, the first inorganic material is an acidic material that reacts with a base to produce a salt, and the second inorganic material is a basic material that reacts with an acid to produce a salt.

実施例1と実施例3との対比から、第1無機材料である窒化珪素基板と第2無機材料である30体積%CuO含有CaCuRu12との間に、安定化層として化合物(A)としてAlCuOを含む安定化膜を形成する方法に依らず、また、安定化層の厚みに依らず、第1無機材料と第2無機材料との間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等が抑制され、第1無機材料及び第2無機材料の性質を低下させることなく、構造安定性に優れた複合体となることが分かる。 Comparing Example 1 and Example 3, it can be seen that regardless of the method of forming a stabilizing film containing Al 2 CuO 4 as compound (A) as a stabilizing layer between the silicon nitride substrate as the first inorganic material and the CaCu 3 Ru 4 O 12 as the second inorganic material containing 30% CuO by volume, and regardless of the thickness of the stabilizing layer, chemical reactions, element diffusion, etc. that may occur between the first inorganic material and the second inorganic material are suppressed, resulting in a composite with excellent structural stability without deteriorating the properties of the first inorganic material and the second inorganic material.

比較例3と実施例4との対比から、第1無機材料である二酸化珪素基板と第2無機材料であるSmBaCuとの間に配された、化合物(A)としてAlCuOを含む安定化層によって、第1無機材料と第2無機材料との間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等が抑制され、第1無機材料及び第2無機材料の性質を低下させることなく、構造安定性に優れた複合体となることが分かる。この場合、第1無機材料は珪素を含む化合物であり、第2無機材料は酸化物である。また、第1無機材料は塩基と反応して塩を生じる酸性材料であり、第2無機材料は酸と反応して塩を生じる塩基性材料である。 A comparison between Comparative Example 3 and Example 4 reveals that the stabilization layer containing Al2CuO4 as compound (A), disposed between the silicon dioxide substrate (first inorganic material) and the SmBa2Cu3Oy (second inorganic material ) , suppresses chemical reactions, element diffusion, and other reactions that may occur between the first and second inorganic materials, resulting in a composite with excellent structural stability without degrading the properties of the first and second inorganic materials. In this case, the first inorganic material is a silicon-containing compound, and the second inorganic material is an oxide. Furthermore, the first inorganic material is an acidic material that reacts with a base to produce a salt, and the second inorganic material is a basic material that reacts with an acid to produce a salt.

実施例1と実施例5との対比から、第1無機材料である窒化珪素基板と第2無機材料である30体積%CuO含有CaCuRu12との間に、安定化層に化合物(A)であるAlCuOに加えてAlを含有する場合においても、第1無機材料と第2無機材料との間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等が抑制され、第1無機材料及び第2無機材料の性質を低下させることなく、構造安定性に優れた複合体となることが分かる。 A comparison between Example 1 and Example 5 reveals that even when the stabilization layer contains Al 2 O 3 in addition to Al 2 CuO 4 , which is compound (A), between the silicon nitride substrate as the first inorganic material and the CaCu 3 Ru 4 O 12 containing 30% CuO by volume as the second inorganic material, chemical reactions, element diffusion, etc. that may occur between the first inorganic material and the second inorganic material are suppressed, resulting in a composite with excellent structural stability without deteriorating the properties of the first inorganic material and the second inorganic material.

実施例1と実施例6との対比から、第1無機材料である窒化珪素基板と第2無機材料である30体積%CuO含有CaCuRu12との間の安定化層に、化合物(A)であるAlCuOと第1無機材料及び第2無機材料のそれぞれの間に補強層として酸化銅(CuO)を含む場合においても、第1無機材料と第2無機材料との間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等が抑制され、第1無機材料及び第2無機材料の性質を低下させることなく、構造安定性に優れた複合体となることが分かる。 Comparing Example 1 and Example 6, it can be seen that even when the stabilization layer between the first inorganic material, a silicon nitride substrate, and the second inorganic material, CaCu3Ru4O12 , containing 30% CuO by volume, contains copper oxide (CuO ) as a reinforcing layer between Al2CuO4 , which is compound (A), and each of the first and second inorganic materials, chemical reactions, element diffusion, etc. that may occur between the first and second inorganic materials are suppressed, resulting in a composite with excellent structural stability without deteriorating the properties of the first and second inorganic materials.

比較例4と実施例6との対比から、第1無機材料である窒化珪素基板と第2無機材料である30体積%CuO含有CaCuRu12との間に、実施例6で補強層として安定化層に含まれた酸化銅(CuO)のみを配した場合においては、第1無機材料と第2無機材料との間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等が抑制されず、第1無機材料及び第2無機材料の性質を低下させることなく、構造安定性に優れた複合体とならないことが分かる。したがって、実施例6では化合物(A)であるAlCuOが第1無機材料と第2無機材料の間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等が抑制していることが分かる。 A comparison between Comparative Example 4 and Example 6 shows that when only copper oxide (CuO) contained in the stabilization layer as a reinforcing layer in Example 6 is arranged between the silicon nitride substrate as the first inorganic material and the second inorganic material CaCu3Ru4O12 containing 30 % CuO by volume, chemical reactions and element diffusion that may occur between the first inorganic material and the second inorganic material are not suppressed, and a composite with excellent structural stability is not obtained without degrading the properties of the first inorganic material and the second inorganic material. Therefore, it can be seen that in Example 6, the compound (A), Al2CuO4 , suppresses chemical reactions and element diffusion that may occur between the first inorganic material and the second inorganic material.

実施例18と実施例1との対比から、第1無機材料であるサファイア基板上窒化ガリウム薄膜と第2無機材料である30体積%CuO含有CaCuRu12との間に配された、化合物(A)としてAlCuOを含む安定化層によって、第1無機材料と第2無機材料との間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等が抑制され、第1無機材料及び第2無機材料の性質を低下させることなく、構造安定性に優れた複合体となることが分かる。この場合、第1無機材料は窒化物であり、第2無機材料は非窒化物である。 Comparing Example 18 with Example 1, it can be seen that the stabilization layer containing Al 2 CuO 4 as compound (A) arranged between the first inorganic material, a gallium nitride thin film on a sapphire substrate, and the second inorganic material, CaCu 3 Ru 4 O 12 , containing 30% by volume of CuO, suppresses chemical reactions, element diffusion, etc. that may occur between the first inorganic material and the second inorganic material, resulting in a composite with excellent structural stability without deteriorating the properties of the first inorganic material and the second inorganic material. In this case, the first inorganic material is a nitride, and the second inorganic material is a non-nitride.

実施例19と実施例17との対比から、第1無機材料であるサファイア基板上窒化ガリウム薄膜と第2無機材料である30体積%CuO含有CaCuRu12との間に配された、化合物(A)としてGaZnOを含む安定化層によって、第1無機材料と第2無機材料との間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等が抑制され、第1無機材料及び第2無機材料の性質を低下させることなく、構造安定性に優れた複合体となることが分かる。この場合、第1無機材料は窒化物であり、第2無機材料は非窒化物である。 A comparison between Example 19 and Example 17 shows that the stabilization layer containing Ga 2 ZnO 4 as compound (A), arranged between the first inorganic material (a gallium nitride thin film on a sapphire substrate) and the second inorganic material (30% by volume CuO-containing CaCu 3 Ru 4 O 12) , suppresses chemical reactions, element diffusion, etc. that may occur between the first inorganic material and the second inorganic material, resulting in a composite with excellent structural stability without deteriorating the properties of the first inorganic material and the second inorganic material. In this case, the first inorganic material is a nitride, and the second inorganic material is a non-nitride.

本発明複合体は、互いに異なる構成の無機材料を含む2つの部分が結合した場合に、異なる2つの材料の間で生じる可能性のある化学反応、元素拡散等を抑制する安定化層を備えることから、第1無機材料及び第2無機材料の性質を低下させることなく、構造安定性に優れた物品として、広く利用することができる。例えば、窒化物と、酸化物や金属等の非窒化物との組み合わせ、珪素を含む化合物と、酸化物との組み合わせ、又は、塩基と反応して塩を生じる酸性材料と、酸と反応して塩を生じる塩基性材料との組み合わせ等の、互いに異なる化学的性質を持つ材料どうしの接合界面や、相互の反応性が高い材料どうしの間の接合界面を有する、種々の電子デバイスの構成部材、発熱部材等に有用である。 The composite of the present invention has a stabilizing layer that suppresses chemical reactions, element diffusion, and other reactions that may occur between two different inorganic materials when they are bonded. This allows it to be widely used as an article with excellent structural stability without degrading the properties of the first and second inorganic materials. For example, it is useful as a component of various electronic devices, heat-generating components, and the like, which have a bonded interface between materials with different chemical properties or a bonded interface between highly reactive materials, such as a combination of a nitride with a non-nitride such as an oxide or metal, a combination of a silicon-containing compound with an oxide, or a combination of an acidic material that reacts with a base to produce a salt with a basic material that reacts with an acid to produce a salt.

1,2,3:複合体
10,20,30:第1材料部
12,22,32:第2材料部
14,24,34:安定化層
26:安定化主剤層
28:補強層
1, 2, 3: composites 10, 20, 30: first material parts 12, 22, 32: second material parts 14, 24, 34: stabilizing layer 26: stabilizing base layer 28: reinforcing layer

Claims (6)

第1無機材料を含む第1材料部と、該第1無機材料と異なる構成の第2無機材料を含む第2材料部と、前記第1材料部及び前記第2材料部の間に配された安定化層とを備える複合体であって、
前記安定化層は、下記一般式(1)で表される化合物(A)を含む安定化層であり、
(1)
(式中、M及びMは、互いに異なる元素であり、Mは、Al、Fe及びGaから選ばれた少なくとも1つであり、Mは、CuZn、Fe、Mn及びCoから選ばれた少なくとも1つである。)
前記第1無機材料及び前記第2無機材料は、下記(1)又は(2)の組み合わせであることを特徴とする複合体。
(1)前記第1無機材料が窒化物を含み、前記第2無機材料が酸化物(但し、前記化合物(A)を除く)を含む。
(2)前記第1無機材料が珪素化合物(但し、窒化珪素を除く)又は珪素を含み、前記第2無機材料が酸化物(但し、前記化合物(A)を除く)を含む。
A composite comprising: a first material portion including a first inorganic material; a second material portion including a second inorganic material having a different composition from the first inorganic material; and a stabilizing layer disposed between the first material portion and the second material portion,
The stabilizing layer contains a compound (A) represented by the following general formula (1):
M 1 2 M 2 O 4 (1)
(In the formula, M1 and M2 are different elements, M1 is at least one selected from Al, Fe, and Ga, and M2 is at least one selected from Cu , Zn, Fe, Mn, and Co.)
A composite characterized in that the first inorganic material and the second inorganic material are a combination of the following (1) or (2):
(1) The first inorganic material includes a nitride, and the second inorganic material includes an oxide (excluding the compound (A)).
(2) The first inorganic material contains a silicon compound (excluding silicon nitride) or silicon, and the second inorganic material contains an oxide (excluding the compound (A)).
前記化合物(A)がAlCuOである請求項1に記載の複合体。 2. The composite of claim 1 , wherein the compound (A) is Al2CuO4 . 前記安定化層は、無機化合物(但し、前記化合物(A)を除く)を含む補強層を備える請求項1又は2に記載の複合体。 The composite body described in claim 1 or 2, wherein the stabilizing layer includes a reinforcing layer containing an inorganic compound (excluding compound (A)). 前記補強層に含まれる前記無機化合物が酸化銅を含む請求項3に記載の複合体。 The composite according to claim 3, wherein the inorganic compound contained in the reinforcing layer includes copper oxide. 請求項1又は2に記載の複合体を製造する方法であって、
前記第1材料部の表面に、前記化合物(A)を含む化合物(A)含有膜を形成して積層物とし、次いで、該積層物における前記化合物(A)含有膜の表面に、前記第2材料部を形成することを特徴とする複合体製造方法。
A method for producing the composite of claim 1 or 2, comprising:
a compound (A)-containing film containing the compound (A) formed on a surface of the first material part to form a laminate, and then the second material part formed on a surface of the compound (A)-containing film in the laminate.
前記積層物が、前記第1材料部の表面に、前記化合物(A)の製造原料と、分散媒とを含有するペーストを塗布し、次いで、形成された塗膜を加熱して前記分散媒を除去し、その後、更に昇温して前記化合物(A)を生成させて前記化合物(A)含有膜を形成して得られたものである請求項5に記載の複合体製造方法。 The composite manufacturing method described in claim 5, wherein the laminate is obtained by applying a paste containing a raw material for manufacturing the compound (A) and a dispersion medium to the surface of the first material part, then heating the formed coating to remove the dispersion medium, and then further increasing the temperature to generate the compound (A) and form the compound (A)-containing film.
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