Elucidation of the origin of the various unique properties of hydrogen-free diamond nano-composite films

• Project/Area Number: 25K01860
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 吉武 剛 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (40284541)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堺 研一郎 久留米工業高等専門学校, 制御情報工学科, 准教授 (00634495) ; 西山 貴史 福岡大学, 工学部, 助教 (80363381)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2028: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2027: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2026: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2025: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: ナノダイヤモンド / ダイヤモンド / ナノコンポジット / 物理気相成長 / 物性

Outline of Research at the Start

粒径10 nm以下のダイヤ微結晶からなるコンポジット膜（UNCD膜）を、同軸型アークプラズマ堆積法により、水素フリーで成長できることを示し、独自に開発した負の疑似直流バイアス印加装置を適用することで、多結晶ダイヤと同等の硬度90 GPaの膜を室温プロセスで成長できることを実証してきた。ダイヤモンドのナノコンポジット構造は、バルクとバルクの明確な粒界のような明確な境界はなく、C原子の配列の変調となっている。この状況下で、電気特性（スピン注入および伝搬を含む）、機械特性、熱伝導特性を評価し、それらの特性のナノコンポジット構造との相関を明らかにする。