イリジウム(IV)酸化物

イリジウム(IV)酸化物
名前
	その他の名前二酸化イリジウム
識別子
CAS番号	12030-49-8 ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
ケムスパイダー	10605808 ;
ECHA 情報カード	100.031.572
パブケム CID	82821;
ユニ	CL6CQW9MWS ;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID1051222;
	InChI InChI=1S/Ir.2O/q+4;2-2 キー: NSSTASKGZCMXIET-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/Ir.2O/q+4;2-2 キー: NSTASKGZCMXIET-UHFFFAOYAQ;
	笑顔 [Ir+4].[O-2].[O-2];
プロパティ
化学式	イリジウム2
モル質量	224.22グラム/モル
外観	青黒の固体
密度	11.66グラム/ cm3
融点	1,100 °C (2,010 °F; 1,370 K) で分解する
水への溶解度	不溶性の
磁化率（χ）	+224.0·10 −6 cm 3 /モル
構造
結晶構造	ルチル（正方晶）
座標幾何学	八面体 (Ir); 三角形 (O)
危険
引火点	不燃性
関連化合物
その他の陰イオン	フッ化イリジウム(IV)、二硫化イリジウム
その他の陽イオン	二酸化ロジウム、二酸化オスミウム、二酸化白金
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

イリジウム(IV)酸化物、IrO ₂は、唯一よく特徴付けられたイリジウム酸化物です。青黒色の固体です。この化合物は、6配位のイリジウムと3配位の酸素を特徴とするTiO ₂ ルチル構造を採用しています。^[1]

これは他の希少酸化物とともに、工業用電気分解用の陽極電極のコーティングや電気生理学研究用の微小電極に使用されています。^[2]

発見者らが述べているように、これは三塩化イリジウムの緑色の形態を高温で酸素と処理することによって生成できます。

2 IrCl ₃ + 2 O ₂ → 2 IrO ₂ + 3 Cl ₂

水和形態も知られている。^[3]

応用

二酸化イリジウムは工業用電気分解の陽極電極として、また電気生理学的研究のための微小電極として使用することができる。^[4]

二酸化イリジウムはコーティングされた電極の製造に使用できます。^[5]

機械的性質

酸化物材料は一般に硬くて脆いため、大きな変形を伴わずに応力を受けると破損する可能性があります。^[6]酸化イリジウムも硬い材料であり、応力を受けても容易に変形しません。^[7]酸化イリジウムの用途は電極コーティングと電気分解用触媒材料に重点を置いているため、機械的特性に関する議論はこれらの用途に関連しています。

ヤング率

ヤング率は、材料の剛性を測定する材料特性です。ヤング率を実験的に測定することで、特定の荷重下で材料がどの程度変形するかを理解することができ、これは構造設計や変形防止に不可欠です。^[8]イリジウム酸化物膜の場合、ヤング率データは、電極材料の機械的特性がデバイスの性能に大きく影響する電気機械デバイスの正確なモデリングと設計に不可欠です。

そのため、研究者らはカンチレバー曲げ法を用いてイリジウム酸化物薄膜のヤング率を測定した。^[7]まず、イリジウム酸化物をシリコンウェーハ上に堆積し、カンチレバー梁に加工した。原子間力顕微鏡（AFM）を用いて、細い先端を梁の自由端に合わせ、微小な力を加える。加えられた力とその結果生じるたわみを正確に測定して剛性を計算し、イリジウム酸化物のヤング率を求めた。イリジウム酸化物薄膜のヤング率の実験的測定値は、300 ± 15 GPaであると報告されている。^[7]ヤング率が517 GPaの金属イリジウムと比較すると、^[9]イリジウムの酸化により材料の剛性が低下する。

基板上のイリジウム酸化物膜の破壊と剥離

破損や剥離は、イリジウム酸化物膜を組み込んだデバイスを製造する際によく見られる問題です。剥離は通常、製造プロセス中に IrO ₂層とその基板の間に生じる応力によって発生します。

剥離の潜在的な原因の 1 つは、酸化イリジウムと基板材料の格子不整合です。酸化イリジウムは正方格子を持ち、格子定数は 4.5Å と 3.15Å です。^[10]一方、金やプラチナなどの一般的な基板の格子定数は、それぞれ約 4.08Å と 3.92Å です。^[11]格子定数の差により、酸化イリジウム層と基板の界面に歪みが生じ、イリジウム膜の破損や剥離が発生します。液晶ポリマー上にスパッタリングされた酸化イリジウムは、剥離を防ぐ潜在的な方法となる可能性があります。^[12]

剥離のもう一つの原因は、製造中にアニーリングなどの高温プロセスを組み込むことです。アニーリングでは、酸化イリジウムを融点以下の高温（約750〜900℃）に加熱し、その後冷却することで、内部応力を解放し、酸化イリジウムの結晶性と機械的特性を改善します。^[13]しかし、アニーリング後にイリジウム酸化物層の格子定数が基板と比較して大幅に変化すると、格子不整合が大きくなり、表面張力が増加して長い亀裂の形成を助長する可能性があります（Mailleyら^[14]が報告した機械的応力による亀裂に似ています）。亀裂によって表面の歪みが緩和される破断点が形成され、剥離やその他の種類の機械的破損につながります。

イリジウム酸化物膜が平衡状態で無傷のままであっても、動作中に剥離する可能性があります。Coganらは、スパッタリングされたイリジウム酸化物膜がサイクリックボルタンメトリーの数回のサイクル後に剥離する可能性があることを報告しており、これは膜が動作負荷下で剥離する可能性があることを示唆しています。^[15]その後、チームは最大電位バイアスを0.9Vに制限し、目に見える剥離は発生しませんでした。

参考文献

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