高純度金属をつくる

摘要

産業の米といわれている半導体は，重厚長大を代表する鉄から主役の座を奪って久しい。 その半導体も高集積化が進むにつれてプロセスの微細化が進み，ナノレベルの世界へ突入しようとしている。 また，そこに使用される半導体材料も，表1に示すように変遷してきている。 純アルミニウムから出発し，最近ではコバルト，銅，タンタルなど種々の高純度金属材科が使用されてきている。 また，これらの高純度金属は，ナノレベルの世界では微量の不純物が悪影響を及ぼすため，ナノテクノロジーという大きな新分野に使用されつつある。 現在工業用に使用されている金属の性質は，純度2N（99％）から3N（99.9％）の金属材料の特性であり，その特性は不純物により変化した結果であるため，その金属そのものの特性を十分表しているとは言えない。 たとえば，工業用の鉄は一般に錆びやすく低温で脆い性質を有していたたが，高純度化した鉄は錆びがたく，その耐食性は環境によっては金に匹敵することや，低温（～200K）はもちろんのこと，極低温（～20K）でも可塑性を有することなど，これまでの常識から理解できない現象がつぎつぎと見出さわている。 鉄に限らず，チタン，アルミニウム，クロムなどにも高純度化により諸特性に変化が現れていることが報告されている。このように，ナノメタラジーとしての高純度金属材料は，材料の基本である熱力学，物理化学的性質，力学特性などのこれまでの知識を根本的に変える可能性を有している。