半導体製造に使用される強力な温室効果ガスを削減する新型触媒が開発された。
韓国科学技術院（KAIST）の最敏基教授の研究チームは、3日、Samsung Electronicsとの共同研究を通じて、半導体微細回路工程で排出される温室効果ガス四フッ化炭素（CF₄）を高効率で長期間除去できる新しい触媒を開発したと発表した。
韓国科学技術院（KAIST）の最敏基教授の研究チームは、3日、Samsung Electronicsとの共同研究を通じて、半導体微細回路工程で排出される温室効果ガス四フッ化炭素（CF₄）を高効率で長期間除去できる新しい触媒を開発したと発表した。
CF₄は半導体ウェハに微細回路を作るために使用される。工程上、微量が残る。炭素とフッ素が強固に結合しているため、容易には分解されない。大気中に排出されると約5万年残存し、地球温暖化に対する影響は二酸化炭素の6000倍以上である。
CF₄は高温で水蒸気と化学反応が迅速かつ容易に起こるように触媒を利用して分解される。CF₄分解時に生成されるフッ化水素（HF）は水分と反応し、強い腐食環境を作り出す。このため、触媒の微細粒子が互いに凝集したり、構造が変化したりする。従来の触媒は使用するほど性能が低下していた。
研究チームは「無秩序の力」を利用した。異なる種類の原子を一つの構造内に入れると配列は複雑になるが、凝集したり構造が容易に変化したりしない特性がある。研究チームはアルミニウム（Al）、亜鉛（Zn）、ガリウム（Ga）などの複数の金属を一つのアルミネート結晶構造内に均等に混ぜた。高温と水分、フッ素が共存する環境でも容易に凝集したり変形したりしなかった。
新しい触媒は従来の触媒に比べてCF₄分解率が約2.3倍高かった。約800℃で150時間行った実験では、従来の触媒のCF₄転換率は93%から48%に低下したのに対し、新しい触媒は98%から92%という高い水準を維持した。研究チームはこの技術を基に金属の種類や組み合わせを変えることで、さまざまな半導体工程ガスを処理する触媒の開発が可能であると述べた。
最教授は「自然界の無秩序が逆に構造を安定させる原理を触媒設計に適用し、高いCF₄分解性能と長期安定性を同時に確保した」と述べ、「金属の種類や組み合わせを変えることで、さまざまな半導体工程ガス処理触媒に拡張できる新しい素材設計方法を提示したことに意義がある」と説明した。
* この記事はAIによって翻訳されました。
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