重要なスパッタリング材料であり、高純度金属Coから作られ、その独特な磁気エネルギー、耐食性と高温安定性のため、多くのハイテク分野で広く応用されている。
1.特性
1)優れた磁気エネルギー
・強磁性:Coは強磁性を有し、Curie温度は1121°Cまで高く、鉄(770°C)とニッケル(360°C)よりはるかに高い。
・高磁性結晶異方性:高密度磁気記録媒体と磁気センサに適している。
2)高融点と耐高温性
・高温スパッタリングプロセスに適した1495℃までの融点。
・高温でも良好な機械的強度と化学的安定性を維持する。
3)良好な耐食性
・常温で酸、アルカリなどの腐食性媒体に対して良好な抵抗力を有する。
・表面は緻密な酸化膜(CoO/Co 8323 O 8324)を形成しやすく、抗酸化能力を増強する。
4)高純度と均一性
・工業級Coターゲットの純度は通常≧99.9%(3 N)であり、高純度Coターゲットは99.99%(4 N)以上に達することができる。
・結晶粒径が均一(30μm未満)であり、薄膜堆積の安定性と均一性を確保する。
5)良好な導電性と熱伝導性
・電気伝導率は約1.6×10×S/mであり、電子部品の導電性薄膜の製造に適している。
・スパッタリング中の放熱を助ける約100 W/(m・K)の熱伝導率。
2.主な用途
1)磁気記憶とセンサ
・ハードディスクドライブ(HDD):磁気記録媒体の薄膜堆積に用い、記憶密度を高める。
・磁気ランダムメモリ(MRAM):次世代不揮発性メモリに使用される強磁性層材料。
・磁気センサ:自動車の電子、工業検査用のホールセンサ、磁気抵抗センサなど。
2)半導体とマイクロエレクトロニクス業界
・銅相互接続障壁層:Co薄膜は、銅(Cu)がシリコン基材に拡散するのを防止し、集積回路の信頼性を高めることができる。
・電極材料:先進プロセスチップ用のコンタクト層と相互接続材料。
3)新エネルギーと電池技術
・リチウムイオン電池:LiCoO₂などのCo酸化物は、電池のエネルギー密度を高めるための正極材料の重要な成分である。
・燃料電池:Co系触媒を酸素還元反応(ORR)に用い、燃料電池性能を向上させる。
4)光学・光電分野
・反射防止膜と高反射膜:Co膜は光学デバイス、太陽電池の反射層に用いられる。
・透明導電性フィルム:ディスプレイ及びタッチスクリーン用のCo添加酸化物フィルム。
5)工業用コーティングと工具コーティング
・耐摩耗コーティング:工具、金型の使用寿命を延長するために使用する。
・防食層:Co合金めっき層は化学工業設備、海洋工事に用いられ、耐食性を高める。
6)医療と生物材料
・医療用インプラント:Coクロム合金(例えばCoCrMo)は人工関節、歯科用インプラントに使用、優れた耐摩耗性と生体適合性を有する。
・MRI造影剤:磁気共鳴イメージング(MRI)のためのCo系ナノ粒子のコントラスト増強する。