SURMOF HKUST-1膜の誘電特性

本研究では、超低誘電率（ultra low-k）誘電体としての応用の観点から重要なSURMOF HKUST-1材料の特性を調査しました。試験膜は、HKUST-1層の結晶構造に起因するマイクロポロシティと組み合わせて、10 GPaを超えるヤング率を示しました。静的誘電率への寄与を実験的および理論的アプローチの両方を用いて調査しました。エリプソメトリーを用いて高周波電子寄与を評価し、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、電子およびイオン寄与の評価に用いた第一原理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であり、測定された静的誘電率は6.7でした。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起因する双極子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わずか2%を占めるに過ぎません。脱水HKUST-1およびMOF-5について計算されたイオン誘電率の解析から、金属-酸化物結合の低周波振動がイオン項の最大部分を構成することが示されました。これらの知見に基づき、HKUST-1よりも低密度で金属酸化物結合の濃度が最小の疎水性金属有機構造体が、先端オンチップインターコネクトにおけるポーラスオルガノシリカlow-k膜の代替として有望な候補であると考えられます。