サーモフHKUST-1フィルムの誘電特性

本研究では、超低誘電率誘電体としての応用の観点から必要不可欠なSURMOF HKUST-1材料の特性を検討した。試験対象のフィルムは、10 GPaを超えるヤング率と、HKUST-1層の結晶構造によって生じる微孔性の組み合わせを示しました。静的誘電率への寄与は、実験的アプローチと理論的アプローチの両方を用いて調査されました。エリプソメトリーを使用して高周波の電子寄与を評価し、水銀プローブで測定した静電容量から静的誘電率を抽出しました。これらの値を、電子寄与およびイオン寄与の評価に使用した第一原理型DFT計算の結果と比較しました。実験的に決定された電子寄与は約1.9で、測定された静的誘電率は6.7に等しいことがわかりました。この差は主に、HKUST-1フレームワークの開放銅サイトに吸着された環境水分に由来する双極子の寄与によるものです。計算されたイオン項は、測定された静的誘電率の 2% しか占めていません。脱水した HKUST-1 と MOF-5 について計算されたイオン誘電率を解析すると、金属酸化物結合の低周波振動がイオン項の大部分を占めることが分かりました。これらの知見に基づいて、HKUST-1よりも密度が低く、金属酸化物結合の濃度が最小の疎水性有機金属フレームワークが、高度なオンチップ相互接続における多孔質オルガノシリカ低誘電率膜の代替として好都合な候補と考えられることが示唆される。