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5 イリジウムのエレクトロニクスへの応用
イリジウムは、プラチナ元素の中で最も希少で高価な元素のひとつである。驚異的な耐食性、高融点、触媒特性で知られている。このような特性により、イリジウムは様々なハイテク用途、特に電子・電気化学分野で重要な役割を果たしている。
1.電極・電気接点
イリジウムは、半導体や電子機器に使用される堅牢で効率的な電極や電気接点の製造材料として広く採用されている。これらは、自動車産業用の高性能スパークプラグ、航空宇宙用リレー、衛星システムなど、安定した性能を必要とするデバイスの製造に必要とされる。融点が高い（～2,466℃）ため、信頼性の高い性能と長寿命を必要とするデバイスやシステム、自動車・航空産業用スパークプラグの製造に最適な材料である。
この市場におけるイリジウム製品には、自動車や小型エンジン用のイリジウムポイントスパークプラグがあり、寿命が延び、効率的な点火を達成する能力が向上している。航空宇宙/衛星市場向けの高信頼性電気接点ソリューションにはイリジウムが使用され、過酷な環境条件にもかかわらず、長期間安定した電気接続を保証します。
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2.半導体結晶成長用るつぼ
イリジウムの高温および腐食性環境に対する耐性により、イリジウムは、特に半導体産業における高温用途に非常に適しています。イリジウムの主な用途はCzochralskiプロセスで、サファイアやYAGのような高品質の単結晶を作製するための超高純度材料として使用されます。これらの結晶は、発光ダイオード基板、光学窓、レーザー部品など、さまざまな用途に使われる。イリジウムが2,000℃を超える温度にも汚染されることなく耐える能力は、超高純度材料を調製する上で非常に重要である。
3.エレクトロニクス用薄膜
イリジウム薄膜はエレクトロニクス分野で様々な用途があり、特に磁気抵抗ランダムアクセスメモリー(MRAM)やスピン軌道トルク(SOT)デバイスに関連した用途がある。イリジウムのスピン軌道相互作用特性は、高い導電性と磁気特性を必要とする今後のスピントロニクス・デバイスに活用される。イリジウムは、不揮発性メモリの準備に応用され、デジタル・メモリ・アプリケーションにおける不安定性と高電力消費に対処している。
イリジウム製品の例としては、磁気基準を必要とするMRAMの製造に使用されるイリジウム・マンガン薄膜がある。イリジウム製でこの範疇に入る製品のもう一つの例としては、酸化イリジウムの薄膜やフィルムを作るのに使われるスパッタリングターゲットがある。
4.特殊センサーと検出器
放射線検出器や熱検出器など、高エネルギー分野で使用されるセンサーや検出器の製造に応用されている。密度が高く不活性であるため、人工衛星に電力を供給して発電するラジオアイソトープ熱電発電機の製造に適している。イリジウムとロジウムの合金（Ir/Rh40）から製造される高温熱電対にも応用され、2,000℃までの高温を測定できる。これらは、高温を測定するために航空宇宙産業で応用されている。
イリジウム熱電対は、高温測定への応用により、この分野で応用されている。イリジウムセンサーは、粒子の放射を監視できるため、放射線の検出にも使用される。
5.OLEDとニッチ・アプリケーション
イリジウムの一般的な用途とは別に、この元素は技術開発にも使用されている。その一例として、有機発光ダイオードの製造におけるイリジウムの使用がある。OLEDの製造では、イリジウム(III)化合物、例えばIr(ppy)₃が燐光発光層として機能する。OLEDの製造に使用される化合物は、ほぼ100％の内部量子効率を持つディスプレイを可能にする。
さらに、イリジウムの新たな用途としては、高度なディスプレイや真空マイクロエレクトロニクス技術を実証するために、電界放出に基づくデバイスの作製に利用することが挙げられる。仕事関数の低さから、イリジウムは冷陰極の材料としても有望視されている。
課題と考察
エレクトロニクス分野におけるイリジウム元素の重要性にもかかわらず、イリジウム元素の使用にはいくつかの課題がある。例えば、イリジウム元素の希少性は、その課題提起に大きく寄与している。さらに、この元素の現在の生産量は年間7～10トンであるため、その価値は途方もなく高い。この元素のコストは、1トロイオンスあたり4,000ドルから6,000ドルの間で変動している。
さらに、イリジウムは常温では脆いため、この元素の製造は非常に困難である。第三に、イリジウムが入手可能な地域は限られており、その多くは南アフリカで、イリジウムは通常プラチナ採掘の副産物である。このため、イリジウムの供給はほとんど採掘場所に依存しており、自由に入手できる元素ではない。
総括表イリジウムの電子機器への応用
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製品形態 |
関連用途 |
利用される主要特性 |
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ファインワイヤー/チップ |
高性能スパークプラグ電極 |
融点、耐摩耗性 |
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るつぼ |
サファイア・特殊結晶成長 |
高温強度、純度 |
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スパッタリングターゲット |
MRAM、SOT-MRAM薄膜 |
反強磁性、スピン軌道相互作用 |
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錯体（有機） |
燐光OLED発光素子 |
高効率燐光、色調可変性 |
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薄膜コーティング |
拡散バリア、サーモエレクトリック |
安定性、電気伝導性 |
結論として、イリジウムは現代のエレクトロニクスと電気化学用途に不可欠な材料であり続けている。その希少性とコストが課題となる一方で、この金属の性能特性は、グリーン水素製造から高効率照明まで、幅広い用途においてかけがえのない材料となっている。技術が進化し続ける中、イリジウムはエレクトロニクス産業における技術革新の重要な実現者であり続けるだろう。
Dr. Samuel R. Matthews
